Avaliação estocástica da viabilidade econômica de projetos para produção de hidrogênio verde mediante energia solar fotovoltaica em Minas Gerais | Stochastic evaluation of the economic viability of projects for the production of green hydrogen using photovoltaic solar energy in Minas Gerais

The production of green hydrogen has been considered a promising alternative in the energy transition due to its decarbonization potential. However, challenges associated with high production costs, technological uncertainties, and macroeconomic fluctuations still limit its economic forecasts in different contexts. Given this, this study conducted a stochastic scenario analysis using the Monte Carlo method to evaluate green hydrogen production projects through photovoltaic systems in the state of Minas Gerais, Brazil. The modeling was based on seven critical variables: CAPEX of photovoltaic systems and electrolyzers, solar irradiation, hydrogen (H₂) selling price, exchange rate, interest rate, and type of electrolyzer (PEM, AEL, SOE). In the simulation, parameters based on the literature were used, which resulted in only 6.16% of scenarios with a positive net present value. The results showed that viable projects were mostly associated with an electrolyzer CAPEX below R$ 1,000/kW and a photovoltaic system CAPEX between R$ 2,800/kWp and R$ 3,800/kWp. In non-viable scenarios, on the other hand, these values exceeded R$ 2,400/kW and R$ 4,900/kWp, with the SOE electrolyzer standing out as particularly costly. The hydrogen selling price was set between R$ 30/kg and R$ 40/kg, and it was observed that prices below R$ 30/kg had low economic probability. The modeling indicated that the interest rate should be below 10% per year. Lower rates, between 1% and 8% per year, increased project profitability. Conversely, higher rates, such as 14%, resulted in a negative NPV. Solar irradiation was highlighted as a determining factor, with values between 5.0 and 6.5 kWh/m²/day being necessary for viability. Values below this range rendered the project economically unfeasible. Additionally, certain micro-regions in Minas Gerais were found to have suitable conditions for green hydrogen production. Using a computational tool developed in this study, a sensitivity analysis revealed that the NPV of the projects is strongly influenced by the CAPEX of electrolyzers, followed by the hydrogen selling price and the interest rate, respectively.

A produção de hidrogênio verde tem sido considerada uma alternativa promissora na transição energética devido ao seu potencial de descarbonização. No entanto, desafios associados aos elevados custos de produção, às incertezas tecnológicas e às variações macroeconômicas ainda limitam suas previsões econômicas em diferentes contextos. Diante disso, este estudo fez uma análise estocástica de projetos relacionados à implementação de projetos de hidrogênio verde, utilizando o método de Monte Carlo para avaliar sua previsão por meio de sistemas fotovoltaicos no estado de Minas Gerais. A modelagem foi baseada em sete variáveis críticas: CAPEX dos sistemas fotovoltaicos e dos eletrolisadores, irradiação solar, preço de venda do hidrogênio (H₂), taxa de câmbio, taxa de juros e tipo de eletrolisador (PEM, AEL, SOE). Na simulação, foram utilizados parâmetros baseados na literatura, o que foi comprovado em apenas 6,16% dos cenários com valor presente líquido positivo. Dessa forma, os resultados mostraram que os projetos viáveis estavam, majoritariamente, associados a um CAPEX do eletrolisador inferior a R$ 1.000/kW e um CAPEX do sistema fotovoltaico entre R$ 2.800/kWp e R$ 3.800/kWp. Nos cenários inviáveis, por outro lado, esses valores ultrapassaram R$ 2.400/kW e R$ 4.900/kWp, com maior destaque para o eletrolisador SOE. Nesta senda, o preço de venda do hidrogênio foi definido entre 30 e 40 R$/kg, e observou-se que os preços abaixo de 30 R$/kg apresentam baixa probabilidade econômica. A modelagem mostrou que, a taxa de juros deverá ser inferior a 10% ao ano. Taxas mais baixas, entre 1% e 8% ao ano, aumentam a rentabilidade do projeto. Em contrapartida, taxas elevadas, como 14%, resultam em VPL negativo. A irradiação solar foi destacada como um fator determinante, é necessário que a irradiação esteja entre 5,0 e 6,5 kWh/m²/dia, valores abaixo desse intervalo inviabilizam economicamente o projeto. Verificou-se, ainda, que determinadas microrregiões de Minas Gerais apresentavam condições adequadas à produção de hidrogênio verde. Desta feita, com o apoio de uma ferramenta computacional desenvolvida neste estudo, uma análise de sensibilidade revelou que o VPL dos projetos é fortemente influenciado pelo CAPEX dos eletrolisadores, seguido pelo preço de venda do hidrogênio e pela taxa de juros, respectivamente.

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