Simulação numérica do armazenamento de hidrogênio em reservatórios geológicos
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| 出版日付: | 2025 |
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| ソース: | Repositório Institucional da UnB |
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要約: | Dissertação (mestrado) — Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2025. |
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Essa temática se alinha com as metas de transição energética que vigoram desde o acordo de Paris e que têm ganhado maior destaque nos últimos anos em consequência do avanço de crises climáticas e eventos extremos, em parte provocados pelas crescentes emissões de CO2. Inicialmente, o trabalho revisa o estado da arte do ASH, abordando potencial energético, limitações técnicas e iniciativas internacionais. Em seguida, a pesquisa é estruturada em duas etapas de modelagem: análises de sensibilidade em modelos sintéticos 2D - representando aquíferos (H₂-água) e reservatórios maduros (H₂-óleo) - e um estudo de caso tridimensional aplicado ao Campo de Namorado, um reservatório maduro de óleo na Bacia de Campos. Os resultados mostram que o DuMux é uma ferramenta eficaz para simular o fluxo e transporte do H₂ em condições geológicas diversas. Em aquíferos, observaram-se elevados fatores de recuperação (até 90%), porém com pureza reduzida do gás produzido (49-77%) pela coprodução de água - sendo o ângulo de mergulho o parâmetro mais relevante para a pureza e a profundidade para o desempenho de recuperação. Já em reservatórios maduros de óleo, a pureza manteve-se alta (90-99%) devido à baixa mobilidade do óleo, destacando-se a influência da viscosidade e da pressurização por gás colchão para estabilidade operacional. O estudo de caso no Campo de Namorado confirmou que o modelo tridimensional do reservatório pode ser representado com precisão no DuMux, reproduzindo os fenômenos multifásicos de fluxo e transporte observados nas análises sintéticas. A avaliação de viabilidade energética indicou que o campo possui potencial relevante para o armazenamento sazonal de hidrogênio, com capacidade para atender demandas regionais expressivas, demonstrando a adequação do reservatório Namorado para o ASH no contexto brasileiro.This work presents a numerical reservoir simulation study of Underground Hydrogen Storage (UHS) in geological formations, focusing on multiphase flow behavior in porous media from a geotechnical and reservoir engineering perspective. In addition to assessing the applicability of the open-source simulator DuMuxto model the proposed scenarios, the study discusses the technological progress of UHS in Brazil and worldwide, especially regarding operational performance and efficiency. This topic aligns with the global energy transition goals established since the Paris Agreement, which have gained increasing relevance due to the intensification of climate change and extreme events driven by rising CO₂ emissions. A state-of-the-art review of UHS is first conducted, covering storage potential, technical challenges, and existing international experiences. The research is then structured into two main modeling stages: (i) sensitivity analyses in 2D synthetic domains representing aquifers (H₂-water systems) and depleted oil reservoirs (H₂-oil systems), and (ii) a 3D case study applied to the Namorado Field, a depleted offshore oil reservoir in the Campos Basin, Brazil. The results demonstrate that DuMuxis an effective tool for simulating coupled multiphase flow and transport processes under different geological conditions. In aquifer storage scenarios, high hydrogen recovery factors (up to 90%) were achieved; however, gas purity at production was reduced (49-77%) due to water co-production. The reservoir dip angle showed the greatest influence on purity performance, while depth was the dominant factor affecting overall recovery. In depleted oil reservoirs, hydrogen purity remained consistently high (90-99%) because of limited oil mobility, emphasizing the role of oil viscosity and adequate cushion-gas pressurization in maintaining operational stability. The Namorado Field case study confirmed that the reservoir can be accurately represented in DuMux, reproducing the multiphase behaviors observed in the synthetic analyses. The energy feasibility assessment indicated that the Namorado reservoir has substantial potential for large-scale, seasonal hydrogen storage, with a production capacity capable of serving significant regional energy demand. These outcomes demonstrate the suitability of this type of geological structure for UHS deployment in the Brazilian energy landscape.Faculdade de Tecnologia (FT)Departamento de Engenharia Civil e Ambiental (FT ENC)Programa de Pós-Graduação em GeotecniaporA concessão da licença deste item refere-se ao termo de autorização impresso assinado pelo autor com as seguintes condições: Na qualidade de titular dos direitos de autor da publicação, autorizo a Universidade de Brasília e o IBICT a disponibilizar por meio dos sites www.unb.br, www.ibict.br, www.ndltd.org sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei nº 9610/98, o texto integral da obra supracitada, conforme permissões assinaladas, para fins de leitura, impressão e/ou download, a título de divulgação da produção científica brasileira, a partir desta data.info:eu-repo/semantics/openAccessSimulação numérica do armazenamento de hidrogênio em reservatórios geológicosinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisTransição energéticaModelagem numéricaAnálise em fluxoreponame:Repositório Institucional da UnBinstname:Universidade de Brasília (UnB)instacron:UNBORIGINALViniciusSilvaFeijo_DISSERT.pdfapplication/pdf13053308http://repositorio.unb.br/bitstream/10482/54759/1/ViniciusSilvaFeijo_DISSERT.pdf7df356748d986d4f527aad21cb4ac184MD51open access10482/547592026-06-11 15:05:34.203open accessoai:repositorio.unb.br:10482/54759Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.unb.br/oai/requestrepositorio@unb.bropendoar:2026-06-11T18:05:34Repositório Institucional da UnB - Universidade de Brasília (UnB) |
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