Simulação numérica do armazenamento de hidrogênio em reservatórios geológicos

Abstract

Este trabalho apresenta um estudo de modelagem numérica relacionado ao armasenamento subterrâneo de H₂ (ASH) em reservatórios geológicos, sob o ponto de vista geotécnico do fluxo em meios porosos. Não apenas é avaliada a aplicabilidade do programa DuMux para os problemas propostos, mas também abre-se a discussão sobre o avanço do ASH no Brasil e no mundo, do ponto de vista de melhores condições de operação e desempenho. 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.