Sica, Everthon TaghoriKlamt, Gabriela Bruna Rauber2026-07-082026-07-082026-07-082025-03-06KLAMT, Gabriela Bruna Rauber. Estudo sobre a produção de hidrogênio de baixo carbono por meio do suprimento energético por solar fotovoltaica e por biomassa da cana-de-açúcar: uma proposta de avaliação integrada da performance energética. 2025. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Elétrica) – Instituto Federal de Santa Catarina, Florianópolis, 2025.https://repositorio.ifsc.edu.br/handle/1/1930Estudo sobre a produção de hidrogênio de baixo carbono por meio do suprimento energético por solar fotovoltaica e por biomassa da cana-de-açúcar: uma proposta de avaliação integrada da performance energética. Os desafios para alcançar uma matriz energética limpa ganharam destaque global, especialmente diante das mudanças climáticas. O setor energético tem investido em soluções para promover a descarbonização, com a produção de hidrogênio verde surgindo como uma alternativa promissora. O Brasil, com uma matriz elétrica 89,2% renovável em 2023 e uma matriz energética com 49,1% de fontes renováveis, está bem posicionado para liderar essa transição. Para reduzir emissões de gases de efeito estufa, a produção de hidrogênio deve focar em recursos energéticos não esgotáveis. Duas rotas se destacam: eletrólise alimentada por energia solar fotovoltaica e reforma a vapor do biometano derivado do bagaço de cana-de-açúcar, ambas com grande potencial no país devido à abundância de recursos naturais e expertise em biocombustíveis. Este estudo avaliou a performance energética e os impactos ambientais em ocupação do solo dessas rotas para uma planta de hidrogênio no Nordeste do Brasil. A eletrólise com energia solar fotovoltaica mostrou alta eficiência, com produtividade de 37.433,97 kg de hidrogênio por hectare ao ano, especialmente no Nordeste do Brasil, onde o fator de capacidade é de 31,46%. Essa rota garante um retorno energético positivo, com superávit de 5,55% já no primeiro ano. Apesar do investimento inicial em módulos fotovoltaicos e pilhas eletrolíticas, a alta eficiência (90% a 99%) e a capacidade de gerar hidrogênio em larga escala justificam o custo. Além disso, promove uso eficiente do solo, embora exija manutenção e replantio para minimizar impactos do desmatamento. Já a reforma a vapor do biometano derivado do bagaço de cana-de-açúcar apresentou produtividade menor, de 363,76 kg de hidrogênio por hectare ao ano, devido à complexidade da cadeia de processos, que vai do cultivo da cana à conversão do biogás em hidrogênio. A energia demandada no cultivo e processamento foi de 19.101,9 MJ por hectare, com destaque para fertilizantes e agrotóxicos. Apesar da menor eficiência, essa rota promove circularidade na cadeia sucroenergética, transformando resíduos agrícolas em recurso energético e contribuindo para a sustentabilidade. Ambas as rotas são viáveis e complementares, podendo ser integradas em sistemas híbridos. A rota fotovoltaica é mais eficiente e escalável, ideal para regiões com alta irradiação solar, enquanto a rota da biomassa é uma opção para áreas com menor disponibilidade de luz solar, além de promover sustentabilidade agrícola. Para equilibrar produção energética e preservação ambiental, é essencial adotar práticas sustentáveis e considerar as particularidades de cada região. Ambas as tecnologias são fundamentais para a transição energética e a redução de emissões, alinhando-se aos objetivos globais de sustentabilidade e fortalecendo o papel do Brasil como líder em energias renováveis.The challenges of achieving a clean energy matrix have gained global prominence, particularly in the context of climate change. The energy sector has been investing in decarbonization solutions, with green hydrogen production emerging as a promising alternative. Brazil, with its electricity matrix being 89.2% renewable in 2023 and its overall energy matrix reaching 49.1% renewable sources, is well positioned to lead this transition. To reduce greenhouse gas emissions, hydrogen production must prioritize inexhaustible energy resources. Two key pathways stand out: electrolysis powered by photovoltaic solar energy and steam reforming of biomethane derived from sugarcane bagasse, both of which hold significant potential in Brazil due to the country’s abundant natural resources and expertise in biofuels. A study evaluating the energy performance and environmental impacts of these pathways—particularly regarding land use—for a hydrogen plant in northeastern Brazil revealed important insights. Photovoltaic-powered electrolysis demonstrated high efficiency, producing 37,433.97 kg of hydrogen per hectare annually, especially in northeastern Brazil, where solar capacity reaches 31.46%. This method ensures a positive energy return, yielding a 5.55% surplus in the first year alone. Despite the initial investment in solar panels and electrolyzers, its high efficiency (90–99%) and scalability justify the cost. Additionally, it promotes efficient land use, though it requires careful maintenance and replanting strategies to mitigate deforestation effects. On the other hand, steam reforming of sugarcane bagasse-derived biomethane showed lower productivity, generating 363.76 kg of hydrogen per hectare annually due to the complexity of the process, which spans from sugarcane cultivation to biogas conversion. The energy demand for cultivation and processing reached 19,101.9 MJ per hectare, largely due to fertilizers and pesticides. While less efficient, this pathway enhances circularity in the sugarcane industry by converting agricultural waste into energy, contributing to sustainability. Both approaches are viable and complementary, potentially integrated into hybrid systems. Photovoltaic electrolysis is more efficient and scalable, ideal for high-solar regions, while biomass-based hydrogen production suits areas with lower solar availability while supporting agricultural sustainability. Balancing energy production with environmental preservation requires sustainable practices tailored to regional conditions. These technologies are essential for the energy transition, aligning with global sustainability goals and reinforcing Brazil’s leadership in renewable energy.Português BrasilHidrogênio como combustívelEletróliseEficiência energéticaTrabalho de conclusão de graduaçãoAcesso AbertoENGENHARIAS