[en] GEOSPATIAL MODELLING FOR GREEN HYDROGEN AND DERIVATIVES PRODUCTION POTENTIAL ASSESSMENT

[pt] MODELAGEM GEOESPACIAL PARA A AVALIAÇÃO DO POTENCIAL DE PRODUÇÃO DE HIDROGÊNIO E DERIVADOS

[pt] JOAO HENRIQUE PAULINO DE AZEVEDO

[pt] ENERGIA RENOVAVEL

[pt] POTENCIAL TECNICO

[pt] POTENCIAL BRUTO

[pt] HIDROGENIO

[en] RENEWABLE ENERGY

[en] TECHNICAL POTENTIAL

[en] GROSS POTENTIAL

[en] HYDROGEN

[pt] Esta tese desenvolve e demonstra dois instrumentos geoespaciais complementares - o framework GeoH2-PAM para mapear potenciais bruto, técnico e econômico e a ferramenta GeoH2-FAT para análises de viabilidade técnico-econômica e ambiental site-specific - para avaliar o potencial de produção de hidrogênio verde e seus derivados (amônia e metanol) a partir de fontes renováveis (solar fotovoltaica, eólica onshore e eólica offshore). Conjuntam-se bases de dados de alta resolução para esses recursos com dezoito restrições ambientais, técnicas, sociais e econômicas, de modo a converter estimativas teóricas (brutas) em potenciais realistas (técnicos). O framework emprega modelos de produção por eletrólise da água e conversão química subsequente, calibrados com dados regionais, incorporando critérios de exclusão como limiares de fator de capacidade, recuos de infraestrutura e zonas de proteção ambiental. No contexto brasileiro, a análise revela reduções significativas na capacidade implantável devido a tais restrições, evidenciando a divergência entre disponibilidade idealizada e implementação prática. Além disso, uma avaliação tecno-econômica com métricas de Custo Nivelado de Energia Elétrica (LCOE) e Custo Nivelado de Hidrogênio (LCOH) - e insights preliminares de viabilidade de mercado a partir do GeoH2-FAT - fornece orientações críticas para a seleção otimizada de sites e a formulação de políticas. Este trabalho contribui, assim, para o avanço de metodologias geoespaciais na integração de energias renováveis e apoia a definição de estratégias de investimento sustentáveis, essenciais para os esforços globais de descarbonização.

[en] This thesis develops and demonstrates two complementary geospatial tools- the GeoH2‑PAM framework for mapping gross, technical, and economic potential and the GeoH2‑FAT for site‑specific techno‑economic and environmental feasibility analyses-to assess the production potential of green hydrogen and its derivatives (ammonia and methanol) from renewable energy sources (solar photovoltaic, onshore wind, and offshore wind). High‑resolution datasets for these resources are combined with eighteen environmental, technical, social, and economic constraints to transform theoretical (gross) resource estimates into realistic (technical) potentials. The framework employs production models for water electrolysis and subsequent chemical conversion, calibrated against region‑specific data, while incorporating exclusion criteria such as capacity factor thresholds, infrastructural setbacks, and environmental protection zones. In the Brazilian context, the analysis reveals significant reductions in deployable capacity due to constraints, thereby exposing the divergence between idealized resource availability and practical implementation. Furthermore, a techno‑economic evaluation using LCOE and LCOH metrics-and preliminary market‐viability insights from GeoH2‑FAT- provides critical guidance for optimized site selection and policy decisions. This work thus contributes to advancing geospatial methodologies for renewable energy integration and supports the formulation of sustainable investment strategies that are essential for global decarbonization efforts.

SERGIO LEAL BRAGA

FLORIAN ALAIN YANNICK PRADELLE

ULF MOSLENER

SERGIO LEAL BRAGA

EDUARDO TORRES SERRA

RODRIGO FLORA CALILI

FLORIAN ALAIN YANNICK PRADELLE

EDMAR LUIZ FAGUNDES DE ALMEIDA

JUAN JOSE GARCIA PABON

2025-07-21

2025-05-12

[pt] TEXTO

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INGLÊS

https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=71765@1

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https://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.71765