Análise dos potenciais benefícios de plantas de produção de hidrogênio por eletrólise para desempenho dinâmico de sistemas de potência

Abstract

A expansão das fontes de energia renováveis tem sido pauta central no processo de descarbonização, visando a redução das emissões de gases de efeito estufa. Nesse contexto, as gerações eólica e solar ganharam protagonismo em substituição aos combustíveis fósseis. No entanto, essa transição impõe desafios técnicos relevantes à estabilidade dos sistemas elétricos de potência. Paralelamente, as plantas de hidrogênio verde (H2V) via eletrólise da água têm recebido destaque, uma vez que o processo pode aproveitar o excedente de energia renovável. O objetivo deste trabalho é modelar uma planta de produção de hidrogênio por eletrólise no software de análise de transitórios eletromagnéticos PSCAD (Power System Computer Aided Design) e analisar os potenciais benefícios que essas unidades podem agregar aos sistemas de energia, com foco na prestação de serviços ancilares. Por meio de simulações e ensaios englobando variações na operação do eletrolisador e contingências na rede elétrica, os resultados demonstram que o sistema proposto é robusto e capaz de oferecer suporte à rede em diferentes cenários e pontos de operação.

The expansion of renewable energy sources has been a central theme in the decarbonization process, aiming at the reduction of greenhouse gas emissions. In this context, wind and solar power have gained prominence in replacing fossil fuels. However, this transition imposes significant technical challenges to the stability of electric power systems. Simultaneously, green hydrogen (H2V) plants via water electrolysis have gained attention, as the process can utilize surplus renewable energy. The objective of this work is to model a hydrogen production plant by electrolysis using the electromagnetic transient analysis software PSCAD (Power System Computer Aided Design) and analyze the potential benefits that these units can add to power systems, focusing on the provision of ancillary services. Through simulations and tests encompassing variations in electrolyzer operation and power grid contingencies, the results demonstrate that the proposed system is robust and capable of providing grid support across different scenarios and operating points.