THE ROLE OF RENEWABLE HYDROGEN IN ACHIEVING SUSTAINABLE URBAN TRANSPORTATION: O PAPEL DO HIDROGÊNIO RENOVÁVEL NO ALCANCE DO TRANSPORTE URBANO SUSTENTÁVEL

Victor Hugo Souza de Abreu; Rafael  Ferraz dos Santos; Andrea Souza Santos; Sandra Oda

doi:10.29183/2447-3073.MIX2024.v10.n3.163-173

Autores

Victor Hugo Souza de Abreu UFRJ - UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO
Rafael Ferraz dos Santos UFRJ - UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO
Andrea Souza Santos UFRJ - UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO
Sandra Oda UFRJ - UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO

DOI:

https://doi.org/10.29183/2447-3073.MIX2024.v10.n3.163-173

Palavras-chave:

Economia sustentável, hidrogênio renovável, tecnologias inovadoras, transporte urbano sustentável

Resumo

A crescente demanda global por uma economia mais sustentável está impulsionando a exploração de alternativas às práticas convencionais. A adoção de um sistema de produção e distribuição de hidrogênio está ganhando consenso global, impulsionada por seu menor impacto ambiental em comparação com os combustíveis fósseis. Este estudo investiga a viabilidade do hidrogênio renovável, proveniente de vias como a energia solar e eólica, especialmente no âmbito do transporte urbano sustentável. A urgência de tecnologias inovadoras, ressaltada por metas de emissões e objetivos de desenvolvimento sustentável, posiciona o hidrogênio como uma solução promissora com valor calorífico superior e emissões reduzidas. No entanto, desafios formidáveis, incluindo infraestrutura limitada e a necessidade de investimentos substanciais, representam obstáculos significativos para sua adoção generalizada. A pertinência deste estudo é ainda mais enfatizada pela necessidade de atualizar continuamente a literatura, garantindo o alinhamento com os desenvolvimentos dinâmicos nesse campo.

Biografia do Autor

Victor Hugo Souza de Abreu, UFRJ - UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO

Atualmente, é Pesquisador de Pós-doutorado em Engenharia de Transportes com especialidade em Infraestrutura Resiliente. Doutor com especialidade em Infraestrutura de Transportes, envolvendo inclusive Análise de Risco Climático, e Mestre, com especialidade em Planejamento e Infraestrutura de Transportes, envolvendo otimização computacional para localização ótima de sensores de tráfego na rede, pelo Programa de Engenharia de Transportes do Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia da Universidade Federal do Rio de Janeiro (PET/COPPE/UFRJ). Tem Pós-graduação em Meio Ambiente, em Petróleo e Gás e em Energias pela COPPE/UFRJ e é Graduado em Engenharia Civil, com Ênfase em Engenharia de Transportes, pela POLI/UFRJ. Atualmente, é Professor de Metodologia Científica, Transporte e Meio Ambiente, Análise de Risco Climático, Cadeia de Suprimentos e Inventários de Emissão de Gases de Efeito Estufa do Curso de Pós-graduação executiva em Meio Ambiente da COPPE/UFRJ. Também é professor de Metodologia Científica, Transporte e Energia e Cadeia de Suprimentos do Curso de Pós-graduação executiva em Energias da COPPE/UFRJ e professor de Metodologia Científica do Curso de Pós-graduação executiva em Petróleo e Gás da COPPE/UFRJ. Pesquisador do Painel Brasileiro de Mudanças Climáticas (PBMC), com foco em Infraestrutura Crítica e Resiliência Climática, e do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) - Bolsista de Fixação de Recursos Humanos - Nível C, com foco na produção de Biocombustíveis - Transporte Sustentável. Além disso, é consultor do Projeto H2 Verde Brasil da Deutsche Gesellschaft für Internationale Zusammenarbeit (GIZ) e do Projeto de Assessoramento Técnico Especializado em Engenharia de Transportes para a Fundação Oswaldo Cruz (Fiocruz). Prestou apoio pedagógico às Disciplinas de Transporte Urbano, com foco em Pesquisa Operacional, na Graduação em Engenharia Civil da UFRJ e Simulação em Transportes, Metodologia Cientifica e Cidades Sustentáveis no PET/COPPE/UFRJ.

LATTES: http://lattes.cnpq.br/5759310687521434

ORCID: https://orcid.org/0000-0002-2557-2721

Rafael Ferraz dos Santos, UFRJ - UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO

Bacharel em Engenharia de Produção com especialização em Engenharia de Petróleo e Gás, formado pelo Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia da Universidade Federal do Rio de Janeiro (COPPE/UFRJ). Atualmente cursando mestrado no Programa de Engenharia de Transportes da mesma instituição (PET/COPPE/UFRJ), com foco em pesquisa na área de Sustentabilidade em Transporte. Desempenho a função de Engenheiro no Centro de Logística de Exploração e Produção (EP), setor de análise e alocação de frota marítima, localizado no Centro de Pesquisas e Desenvolvimento Leopoldo Américo Miguez de Mello (CENPES), gerência LOEP/LOFF/OPMAR/DFE. Ao longo dos últimos 11 anos, dediquei minha carreira à prestação de serviços à Petrobras, acumulando experiência nos setores portuário, marítimo e ambiental. Minha atuação tem sido predominantemente na área de logística e cadeia de suprimentos, onde desenvolvi expertise que contribuiu para a eficiência operacional e estratégica em diversas frentes.

LATTES: http://lattes.cnpq.br/8821712426080573

ORCID: https://orcid.org/0009-0003-5182-9513

Andrea Souza Santos, UFRJ - UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO

Doutorado pela COPPE - Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia da Universidade Federal do Rio de Janeiro - UFRJ (2014); Mestrado em Desenvolvimento Sustentável pelo Centro de Desenvolvimento Sustentável da Universidade de Brasília - UnB (2008); Graduação em Ciências Biológicas pela Universidade Católica do Salvador (2001). Foi coordenadora de Mudança do Clima e Sustentabilidade na Secretaria de Mudanças Climáticas e Qualidade Ambiental do Ministério do Meio Ambiente (SMCQ-MMA). Foi consultora na Secretaria Executiva do Painel Brasileiro de Mudanças Climáticas, tendo sido contratada pelo Programa das Nações Unidas para o Meio Ambiente (PNUMA-Brasil) para o desenvolvimento de atividades gerenciais e de consultoria técnica ao projeto. Atualmente ocupa o cargo de Secretária Executiva do Painel Brasileiro de Mudanças Climáticas. Atua como consultora sênior na área de meio ambiente, políticas sobre mudança do clima; mudanças climáticas (mitigação; vulnerabilidades, impactos e adaptação; e resiliência de cidades); Cidades inteligentes; Transporte Sustentável e sustentabilidade. Também tem experiência consolidada no gerenciamento de projetos e de pessoas. Atualmente é Professora Adjunta na COPPE/ UFRJ e Coordenadora do Programa de Engenharia de Transportes - PET/COPPE/ UFRJ. É pesquisadora e Coordenadora do Laboratório de Transporte Sustentável (LabTS) e atua nas linhas de pesquisa sobre Tecnologia e Sustentabilidade em Transportes; Cidades e mobilidade; Impactos, vulnerabilidades e adaptação no setor de transportes. Foi professora convidada do Mestrado Profissional em Ciência da Sustentabilidade, pela PUC-Rio.

LATTES: http://lattes.cnpq.br/6564966961625278

ORCID: https://orcid.org/0000-0002-5984-6313

Sandra Oda, UFRJ - UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO

Possui graduação em Engenharia Civil pela Universidade Federal de São Carlos (1992), mestrado em Engenharia de Transportes na área de gerência de vias não-pavimentadas pela Universidade de São Paulo (1995) e doutorado em Engenharia de Transportes pela Universidade de São Paulo (2000), tendo defendido a tese intitulada Análise da viabilidade técnica da utilização do ligante asfalto-borracha em obras de pavimentação. Professora associado do Departamento de Engenharia de Transportes da Escola Politécnica da Universidade Federal do Rio de Janeiro (onde ingressou em 2012). Atualmente é coordenadora acadêmica do Programa de Engenharia de Transportes - PET/COPPE, representante do PET na CPGP e membro do Comitê Institucional do PIBIC-UFRJ. Participa de projetos de pesquisa sobre uso de rejeitos, resíduos e fibras em materiais para pavimentação; projetos que tratam da aplicação de ACV (avaliação de ciclo de vida) na seleção de materiais para pavimentação, projetos na área de sistemas de gerência de pavimentos e projeto que trata da conversão de calor do pavimento asfáltico em energia elétrica.

LATTES: http://lattes.cnpq.br/1280946783403977

ORCID: https://orcid.org/0000-0002-1317-4232

Referências

ABE, J. O.; POPOOLA, A. P. I.; AJENIFUJA, E.; POPOOLA, O. M. Hydrogen energy, economy and storage: Review and recommendation. International Journal of Hydrogen Energy, v. 44, p. 15072–15086, 2019. doi:10.1016/j.ijhydene.2019.04.068

BALL, Michael; WIETSCHEL, Martin. The future of hydrogen–opportunities and challenges. International journal of hydrogen energy, v. 34, n. 2, p. 615-627, 2009. doi:10.1016/j.ijhydene.2008.11.014

BEZERRA, Francisco Diniz. Hidrogênio Verde: Nasce um Gigante no Setor de Energia. Engenheiro Civil. Doutor em Desenvolvimento e Meio Ambiente. Coordenador de Estudos e Pesquisas do BNB/Etene. 2021. s1dspp01.dmz.bnb:8443/s482-dspace/handle/123456789/1109

CAPURSO, T. et al. Perspective of the role of hydrogen in the 21st century energy transition. Energy Conversion and Management, v. 251, p. 114898, 2022. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2021.114898

DE ABREU, Victor Hugo Souza et al. A Systematic Study on Techno-Economic Evaluation of Hydrogen Production. Energies, v. 16, n. 18, p. 6542, 2023a. https://doi.org/10.3390/en16186542

DE ABREU, Victor Hugo Souza. et al. Uma Visão Geral sobre a Avaliação do Ciclo de Vida do Hidrogênio Renovável. ENSUS 2023. 2023b.

DE ABREU, Victor Hugo Souza. PROENÇA, Lais. SANTOS, Andrea Souza. Aplicação do Hidrogênio Renovável no Setor de Transporte Rodoviário. 37º ANPET - Congresso de Pesquisa e Ensino em Transportes. 2023.

DE ASSIS, Tássia Faria et al. Enabling the Green Bonds Market for Sustainable Transport Projects Based on the Measure/Monitoring, Reporting and Verification Method. In: Carbon Footprints of Manufacturing and Transportation Industries. Singapore: Springer Nature Singapore, 2022. p. 1-24.

DE ASSIS, Tássia Faria et al. Sustainable Transport Indicators and Mitigation Actions Applied to the Green Bond Principles. In: Carbon Footprints of Manufacturing and Transportation Industries. Singapore: Springer Nature Singapore, 2022. p. 139-169.

EHRENSTEIN, Michael et al. Optimising fuel supply chains within planetary boundaries: A case study of hydrogen for road transport in the UK. Applied Energy, v. 276, p. 115486, 2020. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2020.115486

EUROPEAN COMMISSION. European green deal. 2019. Disponível em: https://policycommons.net/artifacts/1337481/european-green-deal/1945374/

GULOTTA, Teresa Maria et al. Life Cycle Assessment and Life Cycle Costing of unitized regenerative fuel cell: A systematic review. Environmental Impact Assessment Review, v. 92, p. 106698, 2022. https://doi.org/10.1016/j.eiar.2021.106698

IEA. Energy Consumption in Road Transport in Selected IEA Countries, 2000-2018 (IEA, 7 December 2020). Disponível em: https://go.nature.com/3e9QWFl

IEA. The Future of Hydrogen, 2019. Disponível em: https://www.iea.org/reports/the-future-of-hydrogen

IPCC, 2022: Climate Change 2022: Mitigation of Climate Change. Contribution of Working Group III to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Shukla, P.R., Skea, J., Slade, R., Al Khourdajie, A., van Diemen, R., McCollum, D., Pathak, M., Some, S., Vyas, P., Fradera, R., Belkacemi, M., Hasija, A., Lisboa, G., Luz, S., Malley, J. (eds.). Cambridge University Press, Cambridge, UK and New York, NY, USA (2022).

KIM, Jiyong; MOON, Il. The role of hydrogen in the road transportation sector for a sustainable energy system: a case study of Korea. International Journal of Hydrogen Energy, v. 33, n. 24, p. 7326-7337, 2008. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2008.09.050

LAL, Apoorv; YOU, Fengqi. Targeting climate‐neutral hydrogen production: Integrating brown and blue pathways with green hydrogen infrastructure via a novel superstructure and simulation‐based life cycle optimization. AIChE Journal, v. 69, n. 1, p. e17956, 2023. https://doi.org/10.1002/aic.17956

LI, Yanfei; TAGHIZADEH-HESARY, Farhad. The economic feasibility of green hydrogen and fuel cell electric vehicles for road transport in China. Energy Policy, v. 160, p. 112703, 2022. https://doi.org/10.1016/j.enpol.2021.112703

LIU, Wei et al. Green hydrogen standard in China: Standard and evaluation of low-carbon hydrogen, clean hydrogen, and renewable hydrogen. International Journal of Hydrogen Energy, v. 47, n. 58, p. 24584-24591, 2022. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2021.10.193

MANIATOPOULOS, Paul; ANDREWS, John; SHABANI, Bahman. Towards a sustainable strategy for road transportation in Australia: The potential contribution of hydrogen. Renewable and Sustainable Energy Reviews, v. 52, p. 24-34, 2015. https://doi.org/10.1016/j.rser.2015.07.088

MIRANDA, Paulo Emílio V. de. O Alvorecer da Energia do Hidrogênio. FGV Energia. Caderno Opinião, 2017. Disponível em www.repositorio.fgv.br/server/api/core/bitstreams/1da76bbf-162a-4c60-b71b-38c5d1e2432d/content

MNEIMNEH, Farah et al. Roadmap to achieving sustainable development via green hydrogen. Energies, v. 16, n. 3, p. 1368, 2023.

OLIVA JÚNIOR, José Roberto. Hidrogênio Verde, Perspectivas e Regulamentação no Brasil. Artigo.In: Revista BrasilAlemanha, edição outubro de 2021. Disponível em: https://www.ahkbrasilien.com.br/publicacoes/revista-brasilalemanha.

OLIVEIRA, Rosana Cavalcante de. Panorama do hidrogênio no Brasil. IPEA, 2022. https://repositorio.ipea.gov.br/handle/11058/11291

ONI, A. O. et al. Comparative assessment of blue hydrogen from steam methane reforming, autothermal reforming, and natural gas decomposition technologies for natural gas-producing regions. Energy Conversion and Management, v. 254, p. 115245, 2022. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2022.115245

PROENÇA, Laís Ferreira Crispino et al. Opportunities and Challenges for the New Hydrogen Economy: Advances in Renewable Hydrogen. Transportation Systems Technology and Integrated Management. 2023.https://doi.org/10.1007/978-981-99-1517-0_6

RAGUPATHI, Jayasurya. Hydrogen Fuel Cell Drones Against Battery Drones: Last Mile Delivery Perspective. 2023. Tese de Doutorado. Purdue University Graduate School.

SALVI, B. L.; SUBRAMANIAN, K. A. Sustainable development of road transportation sector using hydrogen energy system. Renewable and Sustainable Energy Reviews, v. 51, p. 1132-1155, 2015. https://doi.org/10.1016/j.rser.2015.07.030

SANTOS, Andrea Souza et al. An overview on costs of shifting to sustainable road transport: A challenge for cities worldwide. Carbon Footprint Case Studies: Municipal Solid Waste Management, Sustainable Road Transport and Carbon Sequestration, p. 93-121, 2021.

SINGH, Sonal et al. Hydrogen: A sustainable fuel for future of the transport sector. Renewable and sustainable energy reviews, v. 51, p. 623-633, 2015. https://doi.org/10.1016/j.rser.2015.06.040

ZOHURI, B. Hydrogen Energy: Challenges and Solutions for a Cleaner Future. 1. ed. Cham, SWZ: Springer International Publishing, 2019. ISBN : 978-3-319-93460-0

WEGER, Lindsey B.; LEITAO, Joana; LAWRENCE, Mark G. Expected impacts on greenhouse gas and air pollutant emissions due to a possible transition towards a hydrogen economy in German road transport. International journal of hydrogen energy, v. 46, n. 7, p. 5875-5890, 2021. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2020.11.014

O PAPEL DO HIDROGÊNIO RENOVÁVEL NO ALCANCE DO TRANSPORTE URBANO SUSTENTÁVEL