CÉLULAS DE COMBUSTÍVEL E A INTEGRAÇÃO DERECURSOS ENERGÉTICOS

Flávio Minoru MaruyamaCopem Engenharia Ltda

CEP 04551-060 São Paulo – SP: Tel (11) 3849-0298 ramal 243; Fax (11) 3845-4541

Arnaldo Gomes de Almeida LacerdaIPT

Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São PauloCEP: 05508-901 São Paulo-SP; tel: (11) 3767-4948

Luiz Cláudio Ribeiro GalvãoMiguel Edgar Morales Udaeta1

GEPEA – USPGrupo de Energia do Departamento de Engenharia de Energia e Automação Elétricas da Escola

Politécnica da Universidade de São PauloCEP: 05508-900 São Paulo – SP; tel: (11) 3091-5279 fax: (11) 3032-3595

RESUMO

O objetivo deste trabalho é o de apresentaruma das tecnologias mais promissoras de produçãode energia: as células de combustível. Esta propostaestá focada na região do Médio Paranapanema(MPP), uma das regiões menos desenvolvidas doestado de São Paulo. Iniciando por uma visão doestado da arte das tecnologias de células passíveis deaplicação, procura-se a seguir enfatizar ametodologia utilizada e os principais critériosadotados que garantam a possibilidade e viabilidadeda aplicação das células de combustível na região doMPP. Os resultados contemplam uma análise,tecnológica, ambiental e sócio-econômica sobre asperspectivas futuras da introdução das células decombustível no MPP. Tendo como base o PIR(Planejamento Integrado de Recursos) e visando oDesenvolvimento Sustentável, onde todos estesfatores possuem a mesma importância na escolha daunidade geradora de eletricidade, buscando a melhordecisão onde, consumidores, natureza e investidorespodem ser satisfeitos hoje e no futuro. Conclui-seque é necessário considerar as vantagens que estatecnologia traz em questões ambientais e sociais, porpossuir um peso considerável, como mecanismo dedesenvolvimento limpo, na proteção do meioambiente e das futuras gerações, que é apreocupação geral da humanidade.

ABSTRACT

The goal of this study is to present one ofthe most promising technologies of energyproduction: the Fuel Cells. This proposal is focusedon the area of the Medio Paranapanema (MPP), oneof the less developed areas of the Sao Paulo state.Starting from an overview of the state of the art offuel cells technology susceptible to application, toproceed it’s sought to emphasize the usedmethodology and the main criteria adopted toguarantee the possibility and viability of the fuelcells application in MPP. Specially concerning ananalysis of the technological, environmental,political and socio-economical of future perspectiveswith the introduction of the fuel cells in MPP. It isbased on a Integrated Resources Planning andSustainable Development, where all these factorspossess the same importance in the choice of thegenerating unit of electricity, looking for the bestdecision where, consumers, nature and investors canbe satisfied today and in the future. In conclusion isnecessary to notice the great importance and thegreat social and environment advantages of thistecnology as a “Clean Development Mechanism”,protecting the environment, the future generations,wich is the world general concern.

INTRODUÇÃO

Para garantir a sustentabilidade dodesenvolvimento mundial, o mundo futuro estápreocupado em praticar políticas eficazes deproteção ao meio ambiente. Com isso, existe umgrande interesse na pesquisa de tecnologias de fontesalternativas renováveis de energia para asubstituição da energia gerada pela queima decombustíveis fósseis.

A produção de energia a partir das célulasde combustível se apresenta como uma grandealternativa para as gerações futuras, por se tratar deuma energia “limpa”, não poluidora.

Diversas são as tecnologias das células decombustível presentes atualmente e muito se avançanas suas pesquisas e desenvolvimento.

Ambientalmente as células de combustívelsão tecnologias muito promissoras. Atuando deforma limpa, silenciosa e apresentando baixos níveisde emissão de poluentes, num mundo hojepreocupado com a preservação ambiental.

A análise de aplicação desta tecnologia naRegião do MPP visa primeiramente, a alimentaçãode cargas isoladas na região, onde os custos dasinstalações de redes de transmissão, distribuição esubestações são inviabilizados pela distância daunidade consumidora. E principalmente planejandoum atendimento a crescente demanda de energia naregião num futuro próximo, através de reforços darede local por plantas a base de células decombustível, como geração distribuída.

No contexto deste trabalho, são focadosaspectos técnicos e econômicos que fazem parte doplanejamento energético tradicional e por fim osaspectos ambientais, sociais e político, com aintrodução do Planejamento Integrado de Recursos.

De fato, este trabalho contempla umaanálise tecnológica, ambiental e sócio-econômicasobre as perspectivas futuras da introdução dascélulas de combustível na região do MPP, em facede formação da carteira de recursos energéticos decélulas de combustível (dentro do PIRMPP) evisando também o Desenvolvimento Sustentável.Nesse sentido, o trabalho se orienta segundo ametodologia e critérios técnicos como a seguir:• Identificação da área focada;• Identificação das tecnologias de células de

combustível passíveis de aplicação;• Metodologia e critérios analisados;• Principais critérios analisados para aplicação de

determinada tecnologia de células.

IDENTIFICAÇÃO DA ÁREA FOCADA

A área geográfica focada, no sentido deconduzir o planejamento energético, é o a região deMédio Paranapanema –MPP. Tal definição énecessária pois a idéia do trabalho envolve aproposta do planejamento integrado de recursos.

O MÉDIO PARANAPANEMAA região do MPP está localizada no estado

de São Paulo e tem uma área de 7.013 km2, os seusmunicípios estão localizados dentro das bacias dosrios Paranapanema e do Peixe, tal como se observana figura 1. O MPP é formado por um total de 17municípios que são: Assis, Borá, Campos NovosPaulista, Cândido Mota, Cruzália, Echaporã,Florínea, Ibirarema, Lutécia, Maracaí, Palmital,Paraguaçu Paulista, Pedrinhas Paulista, Platina,Quatá, Tarumã e Oscar Bressane. O MPP é a terceiraregião menos desenvolvida do Estado (depois doVale do Ribeira e Pontal do Paranapanema), e a suainfra-estrutura e base econômica estão totalmentevoltadas para a agricultura e seus produtos.

Figura 1. Visão da região do MPP

Grandes usinas hidrelétricas estãolocalizadas na região, mas suas produções são emgrande parte enviadas aos grandes centrosconsumidores. Atualmente, a população da regiãodestaca que alguns de seus problemas mais sériosestão relacionados aos impactos ambientais causadospelas usinas e barragens, às tarifas energéticascontroladas, não refletindo os custos locais e as áreasrurais não atendidas por falta de energia(SQUAIELLA e HAGE, 1999; UDAETA, 1997;GARCIA, 1999).

AS CÉLULAS DE COMBUSTÍVEL

As células de combustível são geradoreseletroquímicos de energia elétrica e seufuncionamento é similar ao de uma bateria. Porém, aenergia não fica armazenada nos componentesexistentes, mas suprida enquanto for mantido o fluxode combustível (hidrogênio) e oxidante (ar). Osprincipais componentes da célula são: dois eletrodosporosos e o eletrólito. Seu funcionamento ésilencioso e apresentam baixíssima emissão depoluentes.

Dentre as principais características quetomam atrativa a tecnologia das células decombustível, é a possibilidade de emprego de gásnatural, metanol, gás de carvão, a nafta e outros.

Médio Paranapanema

Brasil

São Paulo

Esses combustíveis quando utilizados, sãoinicialmente submetidos a uma reação com o vapor,num processo conhecido como reforma catalítica.Em seguida, o gás resultante do processo reage como oxigênio no interior da célula produzindoprincipalmente água, energia térmica e energiaelétrica, sem a ocorrência de combustão, Comparadocom o processo de combustão tradicional, esteprocesso se realiza com eficiência significativamentemais elevada e, como já mencionado, combaixíssima emissão de gases poluentes.

O calor gerado durante seu funcionamentopode ser utilizado para diversos usos em cogeração,elevando a eficiência em até 85% (PIMENTA,1997).

TIPOS DE CÉLULASAs tecnologias de células de combustível

diferem entre si, não só pelo eletrólito utilizado nacélula, mas também, principalmente, pelas reaçõeseletroquímicas envolvidas e pelas temperaturas deoperação.

As tabelas 1 e 2 mostram as principaistecnologias e as características dos vários tipos decélulas de combustível.

CÉLULAS ALCALINAS (AFC)Devido ao seu alto custo, sua viabilidade só

é aceitável em missões espaciais e militares.O grande interesse demonstrado por

aplicações terrestres móveis e estacionárias à base decélulas de combustível alcalinas está vinculado aodesenvolvimento de componentes de baixo custopara sua viabilização econômica.

CÉLULAS A ÁCIDO FOSFÓRICO(PAFC)A mais antiga e mais desenvolvida até o

presente, sendo a única tecnologia comercial desde1994. Utilizando o ácido fosfórico como eletrólito,estas células, conhecidas pela sigla PAFC, podemser abastecidas com combustíveis relativamentelimpos, derivados do processo de reforma decombustíveis fósseis como o Gás Natural, o GLP eoutros destilados leves, ou ainda do processo delimpeza do gás de carvão produzido por umgaseificador.

Para proporcionar maior atividade dasreações eletroquímicas as células de combustível dotipo PAFC, requerem o emprego de catalisadores àbase de metais nobres como a platina, o querepresenta uma grande desvantagem pelo seu altocusto. O ácido fosfórico oferece algumas vantagenscomo a sua excelente estabilidade térmica, química eeletroquímica; e a baixa volatilidade paratemperaturas superiores a 1500 C.

As principais aplicações das células decombustível PAFC são as centrais de cogeração compotência de 50 a 1000kW, para instalação nasdependências do consumidor (“on-site power”),

destinadas ao suprimento de eletricidade e de calorpara estabelecimentos comerciais, conjuntosresidenciais e pequenas indústrias. Nessas aplicaçõeso combustível mais utilizado é o gás naturalreformado, embora já existam unidades abastecidascom nafta e metanol. O calor produzido obtido,através de recuperação parcial ou total do calorresidual gerado no processo, pode ser utilizado paraaquecimento de água ou para o sistema de arcondicionado, mediante processo de absorção.

Tabela 1. Tecnologias de Células de Combustível.

CélulaCombustível

(Tipo)Aplicação Disponibilidade

CustoEsperado(US$/kW)

a Curto/MédioPrazo

(2005/2010)

AFCAlcalina

Veículos Demonstração 750/550

PAFC(Ácido

Fosfórico)

GeraçãoEstacionária

Comercial 1.400/1.275

PEMFC(MembranaPolimérica)

VeículosGeração

Estacionária

Pré-comercialPesquisa

675/4751.900/1.450

MCFC(CarbonatoFundido)

GeraçãoEstacionária

Demonstração 1.900/1.600

SOFC(Óxido Sólido)

GeraçãoEstacionária

Pesquisa 1.450/1.250

Tabela 2. Características das Células de Combustível

Célula(Tipo) Eletrólito T (°C) Eficiência

Típica (%)

PAFC(Ácido Fosfórico)

Ácido Ortofosfórico

180 - 210 42 - 47

PEMFC(MembranaPolimérica)

Ácido Sulfônico em Polímero

60 - 110 40 - 45

MCFC(CarbonatoFundido)

Mistura deCarbonatos de

Lítio e Potássio630 - 650 55 - 60

SOFC(Óxido Sólido)

Zircônio Estabilizada com Ytria

900 - 1000 40 - 45

No inicio dos anos 90, a Toshiba e a ONSI,uma “joint venture” entre a United TechnologiesCorporation e a Toshiba, iniciaram a produçãocomercial de unidades de 200 kW, conhecidas comoPC-25. Desde 1992 até o final de 2000, pouco maisde 200 unidades PC-25 já haviam sido produzidas ese encontram em quinze países, inclusive no Brasil.

CÉLULAS A MEMBRANAPOLIMÉRICA (PEMFC)Também chamadas de Polímero Sólido

(SPFC) As células SPFC utilizam como eletrólito,uma membrana de polímero sólido. Os eletrodos sãoconstruídos em grafite para proporcionar a conduçãoda corrente elétrica. A eficiência das reaçõeseletroquímicas é obtida com a utilização decatalisadores. Tal como nas células tipos AFC ePAFC, a Platina é utilizada como agente catalisadordas reações eletroquímicas que se processam nacélula.

Apesar da baixa temperatura de operação(60 -110°C), as células SPFC suportam densidadesde correntes elevadas, o que as tornam capacitadaspara aplicações que requerem partidas rápidas.Outras vantagens que se destacam neste tipo detecnologia são a estrutura compacta, a facilidade defabricação, o baixo peso e a longa vida que tem sidodemonstrada por protótipos em operaçãoexperimental. Por outro lado, o elevado custo damembrana, a necessidade de um controle cuidadosoda umidade da célula e a sua a intolerância aomonóxido de carbono (CO) são algumas das grandesdesvantagens das células SPFC.

O principal foco dos projetos correntes sãoas aplicações, na indústria automotiva. Contudo, estatecnologia tem também se mostrado muitopromissor para aplicações estacionárias, como emcentrais de cogeração. Estudos mostram que aeficiência desta célula pode ultrapassar os 70% seoperarem em ciclo combinado Células deCombustível/Turbogeradores a gás. Neste ciclo ocombustível que não participa da reação na célula éutilizado para alimentar o turbogerador a gás.

CÉLULAS A CARBONATO FUNDIDO(MCFC)A Célula de Combustível de Carbonato

Fundido (MCFC) evoluiu de um trabalho dos anosde 1960 com o propósito de produzir uma célula decombustível que operasse diretamente com carvão.

As células de combustível a carbonatofundido empregam como eletrólito uma mistura deCarbonatos de Lítio (Li) e de Potássio (K), aplicadasobre uma porosa, isolante e quimicamente inertematriz cerâmica de LiAIO2. Uma das principaiscaracterísticas das células MCFC que as diferenciamdas demais é o envolvimento do dióxido de carbono(CO2) nas reações eletroquímicas.

Uma outra interessante peculiaridade dascélulas MCFC é que o monóxido de carbononormalmente existente no gás de entrada do ânodovai funcionar como um gás combustível da mesmaforma que o Hidrogênio, sofrendo um processo deoxidação e liberando CO2 e elétrons adicionais.

As elevadas temperaturas de operação dascélulas MCFC (630 a 6500C), além deproporcionarem eficiências globais superiores a 55%e uma grande flexibilidade quanto aos combustíveisa serem utilizados, aceleram os processos químicos efísicos, inerentes às mesmas, resultando assim numasérie de vantagens econômicas e de desempenhosobre as células AFC, PAFC e SPFC. Dentre essasvantagens se destacam a não necessidade doemprego de materiais nobres para as funçõescatalisadoras e a dispensa de um equipamentoexterno para o processo de reforma do combustível,pois nas células MCFC o processo de reforma podeser realizado internamente, na própria câmara doânodo. As temperaturas de operação das célulasMCFC são também suficientemente altas para aprodução de calor residual em sistemas de cogeraçãocom ciclo combinado.

A tecnologia das células de combustível acarbonato fundido está se tornando cada vez maisatrativa para aplicações em centrais de cogeração demédio e grande porte, por oferecer diversasvantagens sobre os sistemas à base de células a ácidofosfórico (PAFC). Entre elas, destaca-se a elevadaeficiência combustível/energia elétrica, bem superiordas unidades de tecnologia convencional e aos 42%- 47% observados nas unidades a células de ácidofosfórico, sem o aproveitamento do calor residual.Quando o calor residual é utilizado em esquema deciclo combinado, a eficiência global da central podeatingir 85%.

CÉLULAS DE COMBUSTÍVELABASTECIDAS DIRETAMENTE COMMETANOL (DMFC)“Direct Methanol Fuel Cell” surgiram na

década de 90 como uma alternativa de utilização dascélulas SPFC em veículos. O Metanol têm a grandevantagem de ser um combustível líquido alternativoà gasolina e ao óleo diesel, capaz de funcionar comoum transportador de Hidrogênio abastecendodiretamente as células de combustível SPFC, sem anecessidade de um pré - processamento.

Dentre os principais obstáculos a seremsuperados está a necessidade de se provercatalisadores adequados através de elevadas cargasde platina nos eletrodos. Um outro grande problemaé o baixo desempenho das DMFC‘s comparada comas células do mesmo tipo, porém abastecidas comMetanol reformado.

Em alguns casos foi constatado que umaDMFC utilizando oxigênio puro como oxidanteapresentou uma densidade de corrente de7.000 A/m2 em 0,5 V, cerca de 30% inferior à uma

célula SPFC equivalente utilizando Metanolreformado e ar como oxidante.

CÉLULAS DE COMBUSTÍVEL AÓXIDO SÓLIDO (SOFC)São dotadas de eletrólito à base de uma

mistura de óxido de zircônio (Zr02) e Yttria (Y203),ânodo de composto de Níquel Óxido de Zircônio(Ni-ZrO2) e cátodo à base de Estrôncio (Sr). Operamem temperaturas bastante elevadas, em torno de1.000 0C e gozam das mesmas vantagens das célulasde combustível MCFC quando comparadas com ascélulas de baixa temperatura (PAFC e SPFC).

Algumas das características próprias dascélulas de combustível SOFC que as tornamvantajosas em relação às células MCFC: possuemeletrólito não corrosivo e sólido, portanto maisestáveis; São mais tolerantes à contaminação peloenxofre e suportam processos de remoção decontaminantes à temperatura elevada (que são maiseficientes), tornando-as assim mais apropriadas paraoperação com o gás de carvão como combustível.

O calor produzido pode ser utilizado emaplicações de cogeração, para acionar uma turbina avapor elevando a eficiência global para a ordem de80%, ou para aplicação em ciclo combinado Célulasde Combustível / Turbogerador a gás.

No final dos anos 90 existiam pelo menossete empresas no Japão, oito na Europa e uma naAustrália empenhadas na pesquisa e nodesenvolvimento das células SOFC.

Algumas unidades experimentais seencontram em testes, e a expectativa é que dentro dealgum tempo seja possível a construção modular decentrais de grande porte com densidade energéticade cerca de 1 MW/m3 e eficiência global de 50 a60%.

COMBUSTÍVEIS

No Brasil, a disponibilidade do combustívelpara as células é grande. Podendo ser obtidos por:processo eletrolítico utilizando energia secundária dehidrelétricas no período fora de ponta, metanol, gásnatural, biomassa ou hidrogênio solar.

Neste estudo será analisado o combustívelproveniente da fonte energética da região, comohidrogênio eletrolítico.

ANÁLISE ECONÔMICA

Proposta de geração distribuída com Células deCombustível utilizando como combustível ohidrogênio eletrolítico produzido por energiasecundária.

MÉTODO E CRITÉRIO PARAANÁLISEPara a análise foi considerada a perspectiva

do consumo de energia elétrica para cargas isoladas

na região. Porém, como a geração por células decombustível permite a integração de módulos decélulas, é possível dimensionar a planta de geraçãode acordo com a demanda requerida.

Foi adotada a tecnologia da célula alcalina,que é a mais apropriada para o combustível a serutilizado.

Como premissa de projeto a geração deenergia se realizou através de um módulo de 1MW.

DIMENSIONAMENTO

Célula tipo AFCØ Potência instalada: 1MWØ Fator de carga: 70%Ø Rendimento da célula: 50%

A determinação da vazão de hidrogênio estádada pela expressão a seguir:

η1

.inf

=

gênioeriorHidro

instalada

íficoPoderCalor

potênciaaVazãomáxim

Ø Vazão máxima = 720,0 m3/hØ Vazão media = (vazão máxima)x(Fator de

carga)Ø Vazão média anual = 4.417.836 m3/anoØ Custo do hidrogênio = 4,124 R$/m3

(BALLARD, 2000)Ø 1 US$ = 1,90 R$

O hidrogênio, poderá, por exemplo, serproduzido fora do horário de ponta por processoeletrolítico utilizando energia secundária.

O cálculo do custo do combustível élevantado a través da seguinte relação:

( )η.inf rogênioeriordoHidíficoPoderCalorrogênioCustodohid

Assim sendo os custos envolvidos nocontexto deste trabalho são:Ø Custo do combustível = 1562,73

US$/MWhØ Custo da célula = 650,00 US$/kWØ Custo de Operação e Manutenção (O&M) =

6,5 US$/kW.anoØ Custo Unitário = (Custo Investimento

Anual) + (Custo O&M) + (Custo doCombustível)

Ø Custo unitário = 1591,61 US$/MWhRealizando uma simulação com os mesmos

cálculos e valores relativos, utilizando gás natural eetanol, obtemos a comparação da tabela 3.

INCORPORANDO O CONCEITO DE PIR

Ao levantar a questão das célulascombustíveis, o intuito é de apresentar um pouco,certas conclusões que são validadas em termos

comparativos e sempre no escopo conceptual do PIR(Planejamento Integrado de Recursos energéticos).

Isto é, que na medida em que há a aceitaçãode considerar os recursos integralmente em termosda indústria elétrica, descobrem-se alternativas àsvezes inacreditáveis.

Tabela 3. Custos Unitários de uma planta de 1 MW

CombustívelHidrogênioeletrolítico

Gás naturalEtanolAnidro

Podercalorífico

inferior (PCI)2,778 kWh/m3 10,459

kWh/m35.845,300kWh/m3

Custo 4,12 R$/m3 0,20 R$/m3 360,00 R$/m3

Consumoanual de

combustível4.417.837 m3 1.173.373 m3 2.099 m3

Custo anualdo

combustível

US$9.589.030,71

US$123.512,90

US$397.797,58

Tecnologia AFC (alcalina)MCFC

(carbonatofundido)

DMFC(direct

methanol)Custo da

célula650,00

US$/kW2.000,00US$/kW

750,00US$/kW

Rendimento 50% 50% 50%

Potência 1 MW 1 MW 1 MW

Fator decapacidade

70% 70% 70%

Energia anualgerada

6132 MWh 6132 MWh 6132 MWh

Compra eInstalação

US$975.000,00

US$3.000.000,00

US$1.125.000,00

Período doinvestimento

10 anos 10 anos 10 anos

Taxa de juros 12% ao ano 12% ao ano 12% ao ano

Custos unitáriosCusto do

investimento28,14

US$/MWh86,59

US$/MWh32,47

US$/MWh

Custo O&M0,74

US$/MWh0,74

US$/MWh0,74

US$/MWhCusto do

combustível1.562,73

US$/MWh20,13

US$/MWh64,83

US$/MWh

Custo unitáriototal daenergia

1.591,61US$/MWh

107,46US$/MWh

98,04US$/MWh

Nesse sentido, por exemplo, uma análisetradicional sobre o custo do ciclo de vida, mostraque a turbina de gás é a opção que se apresenta como menor custo, quando o nível de utilização é de15% (fator de capacidade).

Porém, se no escopo dos benefícios dascélulas de combustível forem considerados ainclusão do efeito do adiamento da elevação dacapacidade de uma subestação por três anos, então,os custos líquidos desta alternativa, seriamcomparáveis aos de uma estação central de turbina agás.

Dentro deste esquema, outros benefícios,quantificáveis, pode ser considerado, dentre eles oretardamento da elevação da tensão das linhas detransmissão, ou inclusive, a possibilidade de evitaruma elevação conjunta da capacidade da subestaçãoe da tensão da linha de transmissão.

QUESTÕES AMBIENTAIS E SOCIAIS

Os sistemas estacionários à base de célulasde combustível caracterizam-se principalmente pelacapacidade de geração de energia elétrica em localpróximo ao centro da carga.

Dentre as diversas vantagens da aplicaçãodas células de combustível podemos citar: aprodução de energia elétrica e calor compouquíssima emissão de poluentes; processosilencioso o que possibilita a aplicação nasdependências do consumidor; o adiamento, aredução ou a eliminação de investimentos em linhasde transmissão; redes de distribuição e até mesmo deconstruções de novas hidrelétricas.

Evita-se assim a inundação de grandes áreaspor represas que podem afetar diretamente noecossistema. A transmissão de alta tensão traz váriosproblemas além dos técnicos, como: interferência decampos elétricos e eletromagnéticos em seres vivos,rádio e TV.

CONSIDERAÇÕES FINAIS

É importante enfatizar que estas tecnologiasestão rapidamente se tornando viáveis, devido aprogramas de defesa do meio ambiente espalhadopelo mundo, onde a necessidade de adquirirequipamentos não agressivos ao meio ambiente écrescente.

Algumas opções, que determinam ofundamento e a construção da carteira de recursosenergéticos com células de combustível, podem sersugeridas para adentro do Planejamento Integrado deRecursos Energéticos na Região do MPP (oPIRMPP) (MARUYAMA e LACERDA, 2000):• Hidrogênio, tendo em vista a disponibilidade do

potencial hídrico, representado principalmentepelas usinas de Canoas I e II, poderíamossugerir a geração de hidrogênio fora do períodode ponta, no período úmido, disponibilizandoassim 3 GWh/ano, o que seria suficiente paraproduzir 540.000 Nm3 por ano de hidrogênio,que poderia ser aproveitado em células do tipoPEMFC (membrana polimérica) cujorendimento de aproximadamente 50% poderiaproduzir 1.5 GWh/ano de energia;

• Biomassa, o etanol poderia ser utilizado afuturo, num horizonte de tempo como para deaqui a 10 ou 20 anos, pois a tecnologia para autilização direta do etanol nas células decombustível DMFC ainda está na fase depesquisa;

• Gás natural, outro combustível que pode chegara região também num horizonte de médio emlongo prazo, pois a região não fica muitodistante do Gasbol (gasoduto Brasil-Bolívia),via gasoduto esse produto poderia ser entregueem usinas baseadas nas tecnologias PAFC,MCFC ou SOFC

CONCLUSÕES

É verificado um custo ainda elevado paraesta alternativa de geração 1.591,61 US$/MWh,utilizando como combustível o hidrogênio produzidofora do horário de ponta por processo eletrolítico,utilizando energia secundária e a célula AFC,entretanto o custo desta tecnologia tende a cairrapidamente.

Por outro lado, é necessário considerarmosas vantagens que esta tecnologia traz em questõesambientais e sociais.

Levantaram-se as principais característicasdas tecnologias de células de combustível, e emboraainda não estejam comercialmente amadurecidas, osseus potenciais não podem ser subestimados.

Verificou-se neste trabalho que aviabilidade da produção de energia elétrica a partirdas células de combustível depende muito docombustível utilizado. Num futuro próximo, pelasprojeções do panorama da matriz energéticabrasileira e pelos avanços da tecnologia das célulasde combustível, teremos a viabilidade da geração deenergia elétrica estacionária através desta tecnologia.

Outro ponto a ser ressaltado é apossibilidade da transferência desta tecnologia dospaíses desenvolvidos para os em desenvolvimento.Em função dos acordos para redução das emissõesde CO2, nos quais os países desenvolvidosganhariam bônus por investir em formas maiseficientes de geração de energia, minimizando asemissões dos gases de efeito estufa. Porém, estespontos ainda permanecem indefinidos embora já seconte com alguns exemplos sendo implementados.

Neste aspecto verificamos que a tecnologiadas células de combustível tende a ser muito

promissora, por possuir um peso considerável naproteção do meio ambiente.

PALAVRAS CHAVE

Células de Combustível, Hidrogênio, RecursosEnergéticos, planejamento integrado de recursos,energia, desenvolvimento sustentável.

REFERÊNCIAS

[1] PIMENTA, J.L. “O Suprimento de EnergiaElétrica Através das células de Combustível”,Dissertação de mestrado, POLI-USP, São Paulo -SP, 1997.[2] SQUAIELLA, D.J.F.; HAGE, F.S.;“Possibilidades de Inserção da Energia SolarFotovoltaica na Região do MédioParanapanema”, Relatório Final do Projeto deFormatura, POLI-USP, São Paulo - SP, 1999.[3] UDAETA, M.E.M. “Plamejamento Integradode Recursos Energéticos para o Setor Elértico”(pensando o desenvolvimento sustentável) – SãoPaulo – SP, 1997.[4] GARCIA, J.L.A.; “Produção de HidrogênioEletrolítico Utilizando Energia Secundária e seuuso como vetor Energético”, XV SeminárioNacional de Produção e Transmissão de EnergiaElétrica (XV SNPTEE), Foz do Iguaçu – PR, 1999.[5] BALLARD – Fuel Cells – Home Page:(http://www.ballard.com), data da pesquisa:10/2000.[6] IFC – International Fuel Cells – Home Page:(http://www.internationalfuelcells.com), data dapesquisa: 08/2000.[7] DOE – United States Department of Energy,Home Page: (http://www.eren.doe.gov/repis), datada pesquisa: 05/2000.[8] MARUYAMA, F.M.; LACERDA, A.G..A.“Geração de Energia Elétrica a partir dasCélulas de Combustível Focando a Região doMédio Paranapanema”, Relatório Final de Projetode Formatura, PEA / EPUSP 2000.

1 Autor Responsável: Miguel Edgar Morales Udaeta

GEPEA – USPAvenida Prof. Luciano Gualberto, trv3, 158CEP: 05508-900São Paulo - SP - BrasileMail: udaeta@pea.usp.br