Estimativa da produção de hidrogênio verde por meio da análise da energia eólica usando variáveis atmosféricas. Estudo de caso: região nordeste do Brasil

dc.contributor.advisorLúcio, Paulo Sérgio
dc.contributor.advisor-co1Leal Júnior, João Bosco Verçosa
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/5291232352923880pt_BR
dc.contributor.authorSampaio, Amanda Ferreira
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/7252622619493075pt_BR
dc.contributor.referees1Gonçalves, Weber Andrade
dc.contributor.referees2Rodrigues, Daniele Tôrres
dc.contributor.referees3Alves, José Maria Brabo
dc.contributor.referees4Lima, Lutero Carmo de
dc.date.accessioned2024-12-23T18:27:36Z
dc.date.available2024-12-23T18:27:36Z
dc.date.issued2024-08-29
dc.description.abstractIn Brazil, especially in the Northeast, producing energy from alternative sources such as wind power has become appropriate due to the region's favorable characteristics. The analysis of wind energy is significant when it comes to estimating electricity production. It will help companies wishing to invest in this alternative energy source to choose the most suitable location for making the best use of this type of energy resource. In addition, the electricity from these large wind turbines can be used to produce hydrogen. Specifically, green hydrogen, which is seen as an alternative for accelerating the energy transition and promoting a sustainable future. The hydrogen generated can be used to fuel vehicles, produce ammonia-based nitrogen fertilizers and reduce the amount of greenhouse gas emissions. The study aims to analyze atmospheric data, from data processing to modeling, accuracy tests, calculations of power and energy produced, both electricity and green hydrogen production. The atmospheric variables used in this study are wind speed, temperature, atmospheric pressure and relative humidity with monthly time series. The data used comes from five weather stations of the National Institute of Meteorology (INMET), which uses an anemometer with a height of 10 meters. These stations are located in the northeast of Brazil: Fortaleza, Natal, São Luís, Recife and Aracaju. Monthly series with two distinct periods were used, the first 1961-1990 and the second 1991-2020. The analysis, modeling, simulation and estimation of electricity production with atmospheric variables is part of the study of energy potential, as it allows a better understanding of the nature of data variability, including seasonality, trend and randomness, and can detect small variations. For the analysis of climatological data, the complete time series without a time interval is often used. This implies that, regardless of the size of the series, it is not appropriate to have missing data, and it is necessary to use the data imputation technique. The results found in this study showed a good fit congruent with what was proposed, as seen in the graphs presented and the statistical analysis was considered adequate for the study due to small errors. Fortaleza stood out with the highest maximum power generated at 5.98 MW/month. In terms of green hydrogen production, Fortaleza produced 125.60 kg and São Luís produced 84.63 kg. In addition, this study aims to contribute to the wind sector by providing a tool to help investors in this area choose the most appropriate location for the best use of this type of energy resource.pt_BR
dc.description.resumoNo Brasil em especial na região do Nordeste, produzir energia por fontes alternativas como a eólica, tornou-se adequado devido às características favoráveis da região. A análise da energia eólica, apresenta uma significativa importância em relação à estimativa de produção de eletricidade. Auxiliará as empresas que pretendem investir nessa alternativa de energia, a escolherem o local mais adequado para o melhor aproveitamento deste tipo de recurso energético. Além disso, a energia elétrica provinda dessas turbinas eólicas de grande porte, pode ser utilizada para produção de hidrogênio. Especificamente, o hidrogênio verde que é visto com uma alternativa para acelerar a transição energética e potenciar um futuro sustentável. Esse hidrogênio gerado pode ser utilizado para abastecer veículos, produção de fertilizantes nitrogenados á base de amônia e diminuir a quantidade de emissões de gases com efeito estufa. O estudo visa a análise de dados atmosféricos, que vai desde do tratamento dos dados até a modelagem, testes de acurácia ,cálculos de potência e energia produzida, tanto de eletricidade quanto da produção de hidrogênio verde. As variáveis atmosféricas usadas nesse estudo são velocidade do vento, temperatura, pressão atmosférica e umidade relativa do ar com séries temporais mensais. Os dados utilizados são provenientes de cinco estações meteorológicas do Instituto Nacional de Meteorologia (INMET), que utiliza um anemômetro com altura de 10 metros. Essas estações estão localizadas no Nordeste brasileiro: Fortaleza, Natal, São Luís, Recife e Aracaju. Foram utilizadas séries mensais com dois períodos distintos, o primeiro 1961- 1990 e o segundo 1991-2020. A análise, modelagem, simulação e estimativa de produção de eletricidade com as variáveis atmosféricas fazem parte do estudo do potencial energético, pois permite uma melhor compreensão da natureza da variabilidade dos dados, incluindo sazonalidade, tendência e aleatoriedade, e pode detectar pequenas variações. Para a análise dos dados climatológicos, a série cronológica completa sem intervalo de tempo é frequentemente utilizada. Isto implica que, independentemente do tamanho da série, não é apropriado ter dados ausentes e é necessário usar a técnica de imputação de dados. Os resultados encontrados nesse estudo mostraram um bom ajuste congruente com o que foi proposto, como visto nos gráficos apresentados e a análise estatistíca foi considerada adequada para o estudo devido a pequenos erros. Com destaque para Fortaleza com a maior potência máxima gerada com 5.98 MW/mês. Em relação a produção de hidrogênio verde em Fortaleza apresentou 125.60 kg e São Luís apresentou uma produção de 84.63 kg. Além disso, esse estudo visa contribuir no setor eólico com a disponibilização de uma ferramenta que auxilia os investidores dessa área a escolherem o local mais apropriado para o melhor aproveitamento deste tipo de recurso energético.pt_BR
dc.identifier.citationSAMPAIO, Amanda Ferreira. Estimativa da produção de hidrogênio verde por meio da análise da energia eólica usando variáveis atmosféricas. Estudo de caso: região nordeste do Brasil. Orientador: Dr. Paulo Sérgio Lúcio. 2024. 87f. Tese (Doutorado em Ciências Climáticas) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2024.pt_BR
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/60947
dc.languagept_BRpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal do Rio Grande do Nortept_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.initialsUFRNpt_BR
dc.publisher.programPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIAS CLIMÁTICASpt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.subjectClimatologiapt_BR
dc.subjectImputação de dados atmosféricospt_BR
dc.subjectModelagem de séries temporaispt_BR
dc.subjectPerfil de ventopt_BR
dc.subjectDistribuição de Weibullpt_BR
dc.subjectMedidas de acuráciapt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRApt_BR
dc.titleEstimativa da produção de hidrogênio verde por meio da análise da energia eólica usando variáveis atmosféricas. Estudo de caso: região nordeste do Brasilpt_BR
dc.typedoctoralThesispt_BR

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