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Desenvolvimento de uma bancada experimental de monitorizaĆ§Ć£o e controlo de um eletrolisador

2024-07-25Master thesis Embargoed access
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datacite.subject.fosEngenharia e Tecnologiapt_PT
dc.contributor.advisorSantos, VerĆ­ssimo Manuel BrandĆ£o Lima
dc.contributor.authorTomƔs, Jorge Miguel de Melo
dc.date.accessioned2024-09-10T12:53:11Z
dc.date.embargo2027-09-10
dc.date.issued2024-07-25
dc.description.abstractO Pacto ClimĆ”tico Europeu apresentado por parte da UniĆ£o Europeia (UE) visa atingir a neutralidade carbĆ³nica atĆ© ao ano de 2050. Atualmente, vĆ”rios paĆ­ses estĆ£o a implementar estratĆ©gias de produĆ§Ć£o de energias alternativas, principalmente de fontes renovĆ”veis, cuja intermitĆŖncia, aumento da capacidade e a consequente injeĆ§Ć£o na rede elĆ©trica provoca desequilĆ­brios e picos de tensĆ£o que tĆŖm de ser mitigados. O recurso Ć  eletrĆ³lise para a produĆ§Ć£o de hidrogĆ©nio Ć© uma alternativa promissora para garantir o equilĆ­brio das redes. Dos vĆ”rios tipos de hidrogĆ©nio, o hidrogĆ©nio verde destaca-se por ser um mĆ©todo que recorre integralmente ao uso de fontes de energias renovĆ”veis. Desta forma, a UE apresentou a meta para a transiĆ§Ć£o total para o hidrogĆ©nio verde atĆ© 2050 com uma capacidade total de 1300 GW. Dos diversos tipos de eletrolisadores destaca-se o eletrolisador do tipo PEMWE (Proton Exchange Membrane Water Electrolyser) pela sua capacidade de gestĆ£o dinĆ¢mica de cargas. Assim, com o objetivo de auxiliar o estudo do impacte real da produĆ§Ć£o de hidrogĆ©nio verde numa rede elĆ©trica foi efetuado todo o planeamento, projeĆ§Ć£o, desenvolvimento e respetiva validaĆ§Ć£o de uma bancada de teste com a incorporaĆ§Ć£o de um eletrolisador PEM. Inicialmente, procedeu-se Ć  realizaĆ§Ć£o de um estudo de mercado que abrange todos os componentes utilizados, incluindo o desenvolvimento de esquemas de montagem, esquemas elĆ©tricos e hidrĆ”ulicos em 2D e 3D, da estrutura da bancada de teste. Com o material selecionado, procedeu-se Ć  configuraĆ§Ć£o/calibraĆ§Ć£o da instrumentaĆ§Ć£o e Ć  montagem completa da instalaĆ§Ć£o elĆ©trica e hidrĆ”ulica na estrutura. Durante a fase de montagem do equipamento, realizou-se a programaĆ§Ć£o do software com recurso ao LabVIEW atravĆ©s das vĆ”rias bibliotecas de apoio, centralizando toda a comunicaĆ§Ć£o dos vĆ”rios instrumentos num sĆ³ programa. O programa desenvolvido permite o controlo manual e automatizado da bancada de teste, com o registo dos dados localmente e com a funcionalidade de envio dos mesmos para uma base de dados SQL. ApĆ³s a conclusĆ£o da instalaĆ§Ć£o de todo o material, com o objetivo de validar na Ć­ntegra os sistemas elĆ©tricos e hidrĆ”ulicos, procedeu-se a um teste automatizado de produĆ§Ć£o de hidrogĆ©nio, tendo-se retirado vĆ”rias ilaƧƵes sobre o funcionamento deste tipo de equipamentos.pt_PT
dc.description.abstractThe European Union (EU) presented the European Climate Pact, which seeks to achieve carbon neutrality by 2050. Currently, numerous countries are developing policies for the generation of alternative energies, primarily from renewable sources, whose intermittent nature, increased capacity, and subsequent injection into the electrical grid produce imbalances and voltage peaks that must be managed. The use of electrolysis to produce hydrogen is a viable solution for ensuring grid stability. Green hydrogen is unique among the numerous varieties of hydrogen since it is totally based on renewable energy sources. Thus, the EU has set a goal of achieving a thorough transition to green hydrogen by 2050, with a total production capacity of 1300 GW. Among the different types of electrolysers, the PEMWE (Proton Exchange Membrane Water Electrolyser) is notable for its dynamic load management ability. As a result, in order to aid in the investigation of the true impact of green hydrogen production on an electrical grid, all planning, projection, development, and validation of a test bench integrating a PEM electrolyser were completed. Initially, a market study was carried out on all of the components used, including the creation of assembly diagrams, electrical and hydraulic schematics in 2D and 3D for the test bench structure. The instrumentation was configured/calibrated using the selected materials, and the electrical and hydraulic installation on the structure was fully assembled. During the equipment building phase, the software was programmed in LabVIEW using multiple support libraries, combining all communication from the numerous instruments into a single program. The built program enables for both manual and automated control of the test bench, as well as local data recording and data transfer to a SQL database. Following the installation of all materials, an automated hydrogen production test was performed to properly validate the electrical and hydraulic systems. Several findings were reached regarding the operation of this type of equipment.pt_PT
dc.identifier.tid203691342pt_PT
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/10400.22/25960
dc.language.isoporpt_PT
dc.subjectExperimental benchpt_PT
dc.subjectRenewable energypt_PT
dc.subjectElectrical gridspt_PT
dc.subjectGreen hydrogenpt_PT
dc.subjectElectrolyserpt_PT
dc.subjectHydrogen productionpt_PT
dc.subjectAutonomous systemspt_PT
dc.subjectDatabasespt_PT
dc.subjectBancada experimentalpt_PT
dc.subjectEnergia renovƔvelpt_PT
dc.subjectRedes elƩtricaspt_PT
dc.subjectHidrogƩnio verdept_PT
dc.subjectEletrolisadorpt_PT
dc.subjectProduĆ§Ć£o de hidrogĆ©niopt_PT
dc.subjectSistemas autĆ³nomospt_PT
dc.subjectBases de dadospt_PT
dc.titleDesenvolvimento de uma bancada experimental de monitorizaĆ§Ć£o e controlo de um eletrolisadorpt_PT
dc.title.alternativeDevelopment of an experimental test bench for monitoring and control of an electrolyserpt_PT
dc.typemaster thesis
dspace.entity.typePublication
rcaap.rightsembargoedAccesspt_PT
rcaap.typemasterThesispt_PT
thesis.degree.nameMestrado em Engenharia EletrotƩcnica e de Computadorespt_PT

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