pesquisa, desenvolvimento e inovação no setor energético josé augusto perrotta [email protected]
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Pesquisa, Desenvolvimento e Inovação Pesquisa, Desenvolvimento e Inovação
no Setor Energéticono Setor Energético
José Augusto PerrottaJosé Augusto [email protected]@ipen.br
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X Congresso Brasileiro de Energia - Rio de Janeiro - 26 a 28 de outubro de 2004
Motivação ao Tema
Discussão (paralelo) sobre forma de condução:
Programa Nacional de Desenvolvimento Autônomo em Energia Nuclear
(décadas 80 e 90)
Programa Nacional de Desenvolvimento Autônomo de Células a Combustível
(Início - 2002 / 2004)
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Programa Autônomo Nuclear
Características
Programa Nacional de Caráter Estratégico
Cliente/Mercado Principal - Estado Brasileiro / Marinha
Aplicação para Propulsão Naval
Cliente/Mercado Potencial - Sistema Energético
Recursos Financeiros - Governamentais somente
Necessidade de P&D&I autônoma (sem transferência tecnológica)
Informação Restrita (sigilo de resultados) - restrição a patentes e publicações
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Programa Autônomo Nuclear
Características
Necessidade de Gerar Infra-estrutura centralizada : laboratórios, oficinas, protótipos, etc.
Baseado em um Instituto de Pesquisa: IPEN/CNEN-SP
Gerenciamento Matricial na Execução do Programa
Capacitação Técnica - (O que fazer; como fazer; porque fazer, RH, etc.) (IPEN e COPESP CTMSP)
Gerenciamento Operacional - (Projetos, Recursos financeiros e contratos) (COPESP CTMSP)
Suporte de consultorias nacionais: universidades, institutos de pesquisa; empresas de engenharia, indústrias, etc.
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Programa Autônomo Nuclear
Características
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COORDENAÇÃO
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Programa Autônomo Nuclear
Características
Papel importante do IPEN no desenvolvimento e utilização de infra-estrutura laboratorial experimental:
Reator de potência zero (IPEN/MB-01)
Circuitos experimentais em termo-hidráulica
Plantas pilotos do ciclo do combustível
Engenharia de reatores e do combustível nuclear
Segurança nuclear e garantia da qualidade
Papel importante da indústria nacional na execução de itens, as vezes em condições comerciais desfavoráveis
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Programa Autônomo Nuclear
Resultados
A competência técnica existente associada aos recursos assegurados geraram resultados importantes:
Domínio do ciclo do combustível :Conversão,Enriquecimento,Reconversão,
Fabricação de elementos combustíveis.
Engenharia de Reatores : Construção do primeiro reator nacional (IPEN/MB-01)Construção do protótipo de terra do submarino nuclear
(PWR - 50 MWt) (em andamento)
Instalações do CTMSP : São Paulo e ARAMAR - Iperó
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Programa Autônomo Nuclear
Resultados
Resultados decorrentes:
Nacionalização dos combustíveis e continuidade de operação do Reator IEA-R1 do IPEN (produção de radioisótopos)
Avanços nas áreas de engenharia nuclear, materiais, laser, química, qualidade, etc.
Formação de Recursos Humanos altamente especializados
Suporte à operação e análise de defeitos em combustíveis das Usinas Angra 1 e 2.
Implantação comercial de planta de enriquecimento (INB)
Possibilidade futura do setor energético através de centrais nucleares utilizando a tecnologia desenvolvida
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Células a Combustível
Conceito
Dispositivo eletroquímico que converte energia
química em eletricidade e calor
Tipos de CaC:
PEMFC; PAFC;PEMFC; PAFC;
SOFC; MCFCSOFC; MCFC
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Células a Combustível Política para o Hidrogênio
O MME coordena a elaboração de uma Política para o Hidrogênio
Competências: Comercialização e uso: MME Atividades de pesquisa e desenvolvimento: MCT Atividades de demonstração: MME e MCT
Interesse comercial do MME pelo hidrogênio
Produção de H2: etanol (prioridade), eletrólise da água utilizando energia secundária de hidroelétricas, biomassa e gás natural
Utilização: geração distribuída e sistemas isolados de geração (prioridade), ônibus urbanos
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Células a Combustível Programa Brasileiro - MCT
O escopo central do PROCaC é desenvolver um conjunto de ações que viabilizem a criação de uma tecnologia nacional em sistemas energéticos baseados em células a combustível que, a médio prazo, habilite o país a tornar-se internacionalmente competitivo nessa área tecnológica.
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Programa Brasileiro de Células a Combustível
Características
Programa Nacional de Caráter de Desenvolvimento
Cliente/Mercado Principal - Sociedade / Eletricidade
Aplicação para Energia Distribuída
Cliente/Mercado Potencial - Setor de Transporte; Baterias
Recursos Financeiros - Governo, Estatais, Iniciativa Privada
Incentivo Público + Esforço Privado Recompensa Pública + Benefício Privado
Interesse em P&D&I autônoma com transferência para o setor produtivo e aplicação no mercado
Informação Incentivada - necessidade de proteção com patentes
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Programa Brasileiro de Células a Combustível
Características
Necessidade de Gerar Infra-estrutura (não centralizada): laboratórios, oficinas, protótipos, etc.
Baseado em Redes Cooperativas Nacionais
Coordenação do MCT na Execução do Programa
Capacitação Técnica - (O que fazer; como fazer; porque fazer, RH, etc.) (Redes Cooperativas)
Gerenciamento Operacional - (Projetos, Recursos financeiros, etc.) (MCT + Financiadores)
Necessidade de Fomentar a Capacitação de Recursos Humanos
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Universidades Institutos de Pesquisa
Centros de Pesquisa
Empresas Fabricantes
Empresas Investidoras
Mercado / Usuários
Projeto 1
Projeto 2
REDE 1
Eletroquímica e CaC
Projeto n
Projeto 1
Projeto 2
REDE 2
Obtenção de Hidrogênio Projeto n
Projeto 1
Projeto 2
REDE 3
Sistemas CaC
Projeto n
Projeto 1
Projeto 2
REDE 4
Gestão
Projeto n
Fundos Setoriais
CTEnerg; CTPetro; VerdeAmarelo
Órgãos de Fomento
Mantenedores Financiadores
$$11
Capital Próprio
Capital Privado
$$22 $$33 $$44 $$55 $$66
Programa Brasileiro de Células a Combustível
Características
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Programa Célula a Combustível do IPEN
Motivação
Histórico IPEN:
Domínio do ciclo do combustível nuclear
Projeto, Construção e Operação de Reatores Nucleares
Competência no desenvolvimento de materiais cerâmicos
Processos eletroquímicos de obtenção de metais de terras raras e
urânio metálico
Experiência em sistemas de engenharia aplicada à área nuclear
NUCLEAR ENERGIA
Movimento Mundial para Economia do Hidrogênio
Programa Brasileiro de Células a Combustível
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Programa Célula a Combustível do IPEN
Concepção do Programa
O Programa prevê uma atuação institucional com participação das várias áreas de competência do ipen, salvaguardando a propriedade intelectual em todo desenvolvimento tecnológico e de inovação.
O foco do Programa é a geração distribuída de energia elétrica.
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Programa Célula a Combustível do IPEN
Objetivos do Programa
Tópicos:
Desenvolvimento de pesquisa e tecnologia na área de células a combustível dos tipos PEMFC e SOFC.
Desenvolvimento de pesquisa e tecnologia na área de produção e purificação de hidrogênio.
Desenvolvimento de pesquisa na área de sistemas de células a combustível.
Desenvolvimento de infra-estrutura laboratorial buscando a sustentação, o estado da arte e a excelência nas áreas de atuação em células a combustível para aplicação estacionária.
Desenvolvimento de protótipos de células a combustível utilizando tecnologia própria, buscando otimização de componentes, processos, sistemas e desempenho operacional.
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Programa Célula a Combustível do IPEN
Objetivos do Programa
Tópicos: (continuação)
Desenvolvimento de sistemas integrados para geração de energia elétrica distribuída, permitindo ao ipen ter uma geração de energia elétrica independente com base em tecnologia de células a combustível.
Prestação de serviços de engenharia e laboratoriais atendendo demanda do segmento produtivo na qualificação e certificação da tecnologia de células a combustível.
Transferência tecnológica para o segmento produtivo e garantia de fluxo de recursos para projetos.
Oferecimento de cursos e orientação de alunos de pós-graduação do ipen/USP, além de cursos de treinamento em geral.
Estudos de mercado e de impacto social, ambiental, financeiro e tecnológico na matriz energética nacional.
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Programa Célula a Combustível do IPEN
Organização
COORDENAÇÃO
APOIOADMINISTRATIVO
GESTÃO DAQUALIDADE
ÁREAS DE DESENVOLVIMENTO TECNOLÓGICO
PEMFC SOFC SISTEMAS REFORMAEletrocatálise
Fotoprodução de hidrogênio
Desenvolvimento de novamembrana fluorada
Processos de fabricação decomponentes
Scalling up
Testes/validação
Modelos
Síntese, processamento ecaracterização de materiaise componentes
Processos de fabricação decomponentes
Testes/validação
Modelos
Módulo
Sistemas
Inversor
I&C
Confiabilidade
Simulação de Processo
Bancadas de Teste
Integração de sistemas
Rede
Qualificação
Amônia
Etanol
Mercado de combustíveis
Outras alternativas
Projetos Protótipos; Sistemas Integrados; Rede
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Programa Célula a Combustível do IPEN
Gestão de Recursos
Humano:
Financeiro:
Órgãos de Fomento
Fundos Setoriais (Editais; PROCaC)
Parcerias (Empresas)
Gestão PEMFC SOFC REFORMA SISTEMA TotalDoutor 1/2 3/4 1/3 1/2 0/2 7/13Mestre 0/0 3/2 1/0 3/1 0/4 7/7
Superior 0/1 2/3 2/7 0/3 0/1 4/15Técnico 0/2 1/0 0/2 0/1 0/1 1/6
Total 1/5 9/9 4/12 4/7 0/8 18/41Tempo Integral/Tempo ParcialFuncionários; Bolsistas; Alunos de Doutorado, Mestrado eIniciação Científica
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Programa Célula a Combustível do IPEN
Laboratório PEMFC
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Programa Célula a Combustível do IPEN
Laboratório de Reforma