Overview do Projeto
O Projeto H₂ Verde, desenvolvido na COPPE/UFRJ, implanta uma planta piloto para produção, armazenamento e uso do hidrogênio renovável a partir de energia solar fotovoltaica. A iniciativa integra micromobilidade movida a H₂, geração elétrica com pilhas a combustível e produção de e-fuels por síntese Fischer–Tropsch. Com infraestrutura experimental avançada, o projeto promove pesquisa aplicada, inovação tecnológica e capacitação, consolidando a COPPE como referência nacional em hidrogênio verde e transição energética sustentável.
Envolvidos
Resumo do Projeto
O Projeto H₂ Verde é uma iniciativa da COPPE/UFRJ voltada ao desenvolvimento e demonstração de tecnologias para a produção, armazenamento e aplicação do hidrogênio renovável no contexto da transição energética. A partir da integração entre energia solar fotovoltaica, eletrolisadores, pilhas a combustível e sistemas de micromobilidade, o projeto estabelece uma plataforma piloto única no Brasil para pesquisa e inovação em hidrogênio verde.
Seu escopo abrange desde a geração de H₂ por eletrólise da água, compressão e estocagem em alta pressão, até o uso em bicicletas movidas a hidrogênio, geração estacionária de energia elétrica e produção de combustíveis sintéticos (e-fuels). A iniciativa também contempla capacitação técnica e científica, fortalecendo parcerias com universidades e centros de pesquisa no Brasil e no exterior, e posicionando a COPPE como um hub de referência em tecnologias limpas e descarbonização dos transportes.
Abordagem
O projeto foi estruturado com uma abordagem integrada entre pesquisa, inovação e demonstração tecnológica, articulando diferentes áreas da COPPE/UFRJ para o desenvolvimento de soluções em hidrogênio verde. A estratégia combina produção, compressão, armazenamento e aplicação do H₂ renovável, formando uma plataforma piloto completa de geração e uso energético sustentável.
A partir da eletrólise da água alimentada por energia solar fotovoltaica, o hidrogênio é produzido e utilizado em bicicletas movidas a célula a combustível, geradores estacionários e unidades experimentais de síntese de combustíveis sustentáveis (e-fuels) via processo Fischer–Tropsch.
Essa integração entre sistemas elétricos, térmicos e de mobilidade permite testar e validar, em escala real, tecnologias de baixo carbono aplicáveis à transição energética brasileira. A planta foi projetada com monitoramento contínuo, sensores de segurança e automação total, garantindo operação controlada e segura.
Além do desenvolvimento experimental, a abordagem inclui formação de recursos humanos, intercâmbio de pesquisadores e cooperação internacional com instituições da Alemanha e da UFSC, consolidando a COPPE/UFRJ como referência em pesquisa aplicada e inovação em hidrogênio renovável
O Projeto H₂ Verde, desenvolvido pela COPPE/UFRJ, tem como objetivo estruturar uma plataforma experimental de produção, armazenamento e uso do hidrogênio renovável, integrando tecnologias de energia solar, eletrolisadores e sistemas de micromobilidade e geração elétrica. O projeto representa um marco na transição energética brasileira, com foco na produção de hidrogênio verde a partir da eletrólise da água e sua aplicação em transportes, energia e combustíveis sustentáveis.
Equipe
O projeto é coordenado pela Profa. Andrea Santos (PET/COPPE), com participação dos professores Fábio Toniolo (PEQ/COPPE), Suzana Kahn (PET/COPPE) e Paulo Emílio de Miranda (PET/COPPE). A equipe inclui pesquisadores de doutorado, mestrado e pós-doutorado, além de suporte técnico-administrativo, compondo um grupo multidisciplinar dedicado à inovação em hidrogênio e sustentabilidade.
(imagem: equipe técnica e estrutura do laboratório)
Objetivos
Entre os principais objetivos estão:
Estabelecer infraestrutura física e equipe técnica voltada à produção e uso do hidrogênio verde como vetor energético;
Fortalecer a cooperação científica entre a UFRJ, a UFSC e institutos de pesquisa da Alemanha;
Desenvolver e avaliar rotas de produção, armazenamento e aplicação do H₂ verde em diferentes contextos de uso.
(imagem: fluxograma da planta piloto e sistemas FV integrados)
Escopo e Aplicações
A planta piloto instalada na COPPE/UFRJ permite a produção de hidrogênio a partir da energia solar fotovoltaica e sua utilização em:
Micromobilidade (bicicletas movidas a H₂ com autonomia de até 150 km e recarga em 2 minutos);
Geração estacionária de energia elétrica, utilizando pilhas a combustível PEM integradas à rede da UFRJ;
Produção de e-fuels (combustíveis sintéticos) por meio do processo Fischer–Tropsch;
Armazenamento energético híbrido, combinando gás comprimido e supercapacitores.
(imagem: bicicletas movidas a hidrogênio — micromobilidade sustentável)
Equipamentos Principais
A infraestrutura da planta inclui:
9 eletrolisadores AEM (500 Nl/h cada), totalizando 8,6 kg/dia de H₂ produzido;
2 pilhas PEMFC de 2,4 kW;
1 supercapacitor de 5 kWh (48VDC, 200A);
1 compressor de H₂ (35 → 400 bar);
2 conjuntos de cilindros compósitos de 240 Nm³ @ 400 bar;
4 bicicletas elétricas híbridas H₂/PEMFC;
Sistema de abastecimento 400 → 300 bar.
(imagem: detalhes dos eletrolisadores e sistemas de compressão e armazenamento)
Segurança e Monitoramento
A planta foi projetada com monitoramento contínuo e sistemas de segurança redundantes, incluindo sensores de hidrogênio, alarmes de baixo e alto nível, válvulas TPRD para exaustão emergencial e desligamento automático em caso de vazamento. A instalação é ao ar livre e ventilada, com teto inclinado para evitar acúmulos de gás, e todo o layout foi aprovado pelo fornecedor responsável pelos equipamentos.
(imagem: diagrama de segurança e sensores instalados na planta)
Rotas Tecnológicas de Produção de H₂
1. Eletrólise da Água (AEM):
Utiliza energia elétrica proveniente de sistemas fotovoltaicos. Essa tecnologia oferece rápida resposta a variações, alta eficiência e maior tolerância a impurezas, sem uso de metais raros.
(imagem: esquema do processo de eletrólise AEM)
2. Reforma a Vapor Oxidativa de Etanol:
Produz hidrogênio a partir do etanol de biomassa, via reação:
CH₃CH₂OH + H₂O + O₂ ⇌ 4H₂ + 2CO₂
Esse processo permite o aproveitamento de recursos renováveis nacionais e a integração com políticas de bioenergia.
(imagem: unidade de reforma de etanol e esquema reacional)
3. Síntese de Biocombustíveis via Fischer–Tropsch:
Unidade experimental para produção de gasolina verde, diesel verde, bioQAV e biolubrificantes, a partir da conversão de H₂ e CO/CO₂ capturado sob condições controladas de temperatura e pressão.
(imagem: unidade Fischer–Tropsch e produtos finais — biocombustíveis sintéticos)
Capacitação e Formação
O projeto também abrange ações de formação técnica e científica, com módulos sobre fundamentos do hidrogênio verde, rotas de produção, aplicações e políticas públicas. Inclui ainda uma visita virtual à planta piloto H₂ Verde, oferecendo uma experiência imersiva de aprendizado.
(imagem: sessão de capacitação e visita virtual da planta)
Fases e Perspectivas Futuras
O projeto se desenvolve em três fases:
Prova de conceitos — implementação e validação da planta piloto;
Inovação tecnológica — integração de novos sistemas e otimização de processos;
Treinamento e intercâmbio de pesquisadores — entre Brasil e parceiros internacionais.
As próximas etapas incluem a criação de um Hub de Hidrogênio Verde na COPPE/UFRJ, ampliando a rede de pesquisa e inovação, além da consolidação de novas parcerias com empresas e centros tecnológicos para o desenvolvimento de soluções em transporte e energia limpa.
(imagem: proposta do Hub H₂V e visão integrada do futuro da energia na COPPE/UFRJ)