Entrevista com Miguel Ángel Ridao Carlini, professor catedrático da Universidade de Sevilha e membro da AIHRE
Miguel Ángel Ridao Carlini é uma figura de destaque no domínio da engenharia e da investigação energética em Espanha. Catedrático da Universidade de Sevilha na área de Engenharia de Sistemas e Automática, a sua carreira profissional é uma referência na modelação, controlo e otimização de processos complexos.
Na sua dupla função de investigador e docente, Ridao contribui para o projeto AIHRE com uma perspetiva única. Não só trabalha nos algoritmos que tornarão o hidrogénio renovável uma realidade técnica e económica, como também forma os profissionais que liderarão a transição para uma economia descarbonizada na região transfronteiriça entre Espanha e Portugal.
- O senhor trabalha no desenvolvimento de «Gémeos Digitais» para eletrolisadores PEM. De que forma esta tecnologia contribui para tornar a produção de hidrogénio mais eficiente e competitiva no âmbito do ecossistema AIHRE?
Os gémeos digitais são uma ferramenta de grande interesse no nosso trabalho no AIHRE, onde concebemos estratégias de controlo e modos de funcionamento para sistemas energéticos orientados para a produção de hidrogénio verde. Essencialmente, o que fazemos é construir um modelo dinâmico que reproduz fielmente o comportamento do eletrolisador, de modo a podermos antecipar como o sistema irá responder a diferentes cenários. Além disso, este gémeo digital está continuamente ligado ao sistema real, o que permite dispor de um fluxo de dados muito valioso para aplicar métodos avançados de controlo e técnicas baseadas em inteligência artificial.
Isto é especialmente relevante no contexto do hidrogénio verde, onde a produção é fortemente condicionada pela variabilidade das energias renováveis. Com a ajuda do gémeo digital, podemos adaptar o funcionamento do eletrolisador em tempo real para aproveitar melhor a energia disponível, operar nos pontos de maior eficiência e, ao mesmo tempo, evitar condições que acelerem a degradação do sistema.
Do ponto de vista estratégico da AIHRE, isto tem um impacto direto na competitividade do hidrogénio. Por um lado, reduzimos os custos operacionais ao otimizar o consumo energético, que constitui um dos principais custos do processo. Por outro lado, aumentamos a vida útil dos equipamentos e reduzimos as paragens não planeadas, o que melhora a rentabilidade do investimento.
Em suma, o gémeo digital não é apenas uma ferramenta de modelação, mas permite um funcionamento mais inteligente e otimizado dos eletrolisadores no âmbito de sistemas energéticos complexos, tornando a produção de hidrogénio mais flexível, eficiente e, acima de tudo, mais competitiva.
- Qual é o maior desafio técnico para garantir que a produção de hidrogénio se adapte perfeitamente à variabilidade das energias renováveis na região POCTEP?
O maior desafio técnico consiste em gerir essa variabilidade de forma eficiente, sem comprometer o rendimento nem a vida útil dos eletrolisadores. Na região POCTEP, onde a participação da energia solar e eólica é muito elevada, deparamo-nos com perfis de produção muito dinâmicos, com intermitência e, em muitos casos, alguma incerteza na previsão.
O problema é que os eletrolisadores PEM, embora sejam mais flexíveis do que outras tecnologias, não foram concebidos para funcionar de forma totalmente arbitrária. Existem limitações físicas, dinâmicas e de degradação que fazem com que nem todos os perfis de operação sejam desejáveis. Por conseguinte, o desafio reside em encontrar um equilíbrio entre acompanhar a disponibilidade de energia renovável e manter uma operação eficiente e segura do sistema. Este problema agrava-se se considerarmos outras tecnologias, como os eletrolisadores alcalinos, mais orientados para uma produção em condições estacionárias.
É aqui que entram em jogo os gémeos digitais e as estratégias de controlo, em particular as baseadas no controlo preditivo, área em que o nosso grupo trabalha há muitos anos. Precisamos de antecipar o comportamento tanto da geração renovável como do próprio eletrolisador, para decidir a cada momento como operar: quando produzir mais, quando reduzir a carga ou mesmo quando não operar, caso não seja eficiente fazê-lo.
Numa perspetiva mais ampla, trata-se também de um problema de coordenação ao nível do sistema energético. Não se trata apenas do eletrolisador, mas sim da forma como este interage com o armazenamento, a rede elétrica e a procura. Nesse sentido, o desafio técnico consiste em desenvolver ferramentas que permitam essa gestão integrada, em tempo real, em condições de incerteza e em diferentes escalas temporais. Em suma, trata-se de conseguir um funcionamento verdadeiramente flexível e otimizado que torne viável a integração entre as energias renováveis e o hidrogénio.
- Como especialista em controlo preditivo (MPC) aplicado a microrredes, que papel acha que o hidrogénio irá desempenhar como sistema de armazenamento estratégico nas redes elétricas num futuro próximo?
O hidrogénio deve desempenhar um papel fundamental como forma de armazenamento estratégico, especialmente a médio e longo prazo, quando outras tecnologias, como as baterias, deixam de ser tão eficientes. Em sistemas com elevada penetração de energias renováveis, isto é essencial, pois permite dissociar o momento em que a energia é produzida do momento em que é utilizada.
Do ponto de vista das microrredes, isto acrescenta complexidade, uma vez que o hidrogénio não constitui um meio de armazenamento imediato como uma bateria: apresenta dinâmicas mais lentas, menor eficiência no ciclo completo e limitações operacionais. Por esta razão, é muito importante a forma como se planeia e coordena a sua utilização no seio do sistema.
É aqui que o controlo preditivo se revela especialmente relevante. O MPC permite gerir de forma coordenada a produção de energia renovável, o armazenamento de eletricidade e os sistemas de hidrogénio, antecipando a evolução da procura e da produção. Isto permite tomar decisões ótimas no momento certo e operar o sistema de forma mais eficiente.
Em suma, o hidrogénio não vai substituir outras tecnologias de armazenamento, mas sim complementá-las, conferindo flexibilidade e resiliência ao sistema elétrico, o que exigirá uma gestão inteligente.
- Na sua perspetiva como investigador, quais foram os resultados ou avanços técnicos do projeto AIHRE que lhe pareceram mais promissores até à data?
Na minha opinião, um dos avanços mais promissores é a capacidade que estamos a desenvolver para integrar de forma coerente modelação avançada, dados reais e estratégias de controlo em sistemas de produção de hidrogénio.
Outro aspeto muito relevante é a forma como estamos a abordar a operação em cenários com elevada variabilidade das energias renováveis. Estão a ser obtidos resultados interessantes na conceção de estratégias de controlo que permitem adaptar a produção de hidrogénio de forma flexível, mantendo a eficiência e reduzindo a degradação, o que constitui um dos grandes desafios.
E talvez, a um nível mais global, a abordagem de integração pareça-me especialmente promissora. Não estamos a tratar o hidrogénio como um elemento isolado, mas sim como parte de um sistema energético mais abrangente, o que permite explorar soluções mais robustas e com maior impacto real.
No geral, penso que o valor da AIHRE reside precisamente nessa combinação: avançar no plano técnico, mas com uma orientação clara para que essas soluções sejam transferíveis e relevantes do ponto de vista industrial.
- Como professor catedrático, como é que os seus alunos de engenharia encaram o boom das tecnologias do hidrogénio? Sente que há um interesse crescente em especializar-se neste setor «verde»?
No meu caso, o ensino centra-se mais nos fundamentos do controlo e da automação, pelo que o hidrogénio não aparece explicitamente no conteúdo das disciplinas. Abordamos o tema de forma mais direta em algumas disciplinas específicas, como o controlo de veículos híbridos ou a hidrogénio, mas é nas fases finais que se nota realmente o interesse, especialmente nos trabalhos de final de licenciatura e de mestrado.
Há muitos estudantes interessados em temas relacionados com microrredes, integração de energias renováveis e, nesse contexto, o papel do hidrogénio como vetor energético. Nem sempre chegam com um interesse específico pelo hidrogénio, mas quando entram em contacto com estas questões, o interesse cresce de forma bastante natural.
Diria que o que está a aumentar é o interesse em adquirir conhecimentos sobre ferramentas essenciais para esta área, como o controlo avançado, a otimização ou a análise de sistemas energéticos complexos. E isso é muito positivo, porque, no fim de contas, o setor precisa de profissionais capazes de integrar diferentes tecnologias.
Nesse sentido, existe de facto um interesse crescente pela área «verde», mas esse interesse é canalizado sobretudo através de problemas e aplicações concretas.
- Será que as universidades espanholas e portuguesas estão a formar engenheiros com as competências específicas (automatização, controlo de processos químicos, segurança) exigidas pela nova economia do hidrogénio?
Penso que se está a avançar na direção certa, mas ainda há margem para melhorias. As escolas de engenharia em Espanha — e, pelo que sei, a situação em Portugal é semelhante — têm uma base muito sólida em áreas-chave como a automação, o controlo e, em menor medida, os processos industriais, que são fundamentais para o desenvolvimento do hidrogénio.
O problema é que a indústria do hidrogénio é, por natureza, muito interdisciplinar. Combina aspetos de engenharia elétrica, química, controlo, energia e também questões de segurança e operação em grande escala. E esse tipo de integração nem sempre se reflete plenamente nos programas de estudos, que continuam a ser bastante estruturados por disciplinas. Seria importante promover mais uma abordagem prática e integrada, em que os alunos vejam, em aplicações reais e complexas, como estas tecnologias se integram. É verdade que, pelo menos na nossa escola de engenharia de Sevilha, foram dados passos importantes nesse sentido.
Em resumo, a base formativa é boa, mas é preciso continuar a avançar para a adaptar a um contexto mais integrado, aplicado e alinhado com as necessidades reais.
- ¿De qué manera cree que la colaboración entre universidad y empresa en proyectos como AIHRE beneficia directamente a los estudiantes que mañana liderarán estas plantas de energía?
A colaboração entre a universidade e as empresas é essencial, pois permite reduzir a distância entre o que se ensina e o que é realmente necessário na prática. Graças aos projetos em que participamos, como o AIHRE, os estudantes não trabalham apenas com modelos ou conceitos teóricos, mas têm contacto, ainda que indireto, com problemas operacionais reais, com dados reais e com as restrições próprias dos ambientes industriais, o que altera significativamente a sua forma de aprender.
Além disso, este tipo de colaboração permite-lhes perceber para onde o setor se dirige. Identificam quais as tecnologias que estão a ser aplicadas, quais as que estão a surgir, quais as competências mais procuradas e como é que diferentes disciplinas se integram em aplicações reais, como é o caso do hidrogénio.
Estes projetos permitem a realização de trabalhos de conclusão de curso de licenciatura ou de mestrado com uma abordagem mais prática e, inclusive, uma inserção profissional mais direta, pois as empresas valorizam os estudantes que já tiveram experiência, mesmo que seja num ambiente académico, com problemas próximos da realidade.
- Se olharmos para os próximos anos, como imagina que terá evoluído o panorama energético da nossa região graças às sementes que o ecossistema AIHRE está a plantar hoje?
Se olharmos para os próximos anos, creio que veremos um sistema energético muito mais integrado e flexível, o que exige uma gestão inteligente da energia. Numa região como a POCTEP, com um grande potencial renovável, o hidrogénio vai consolidar-se como um elemento-chave para valorizar essa energia, especialmente nos momentos em que esta não pode ser absorvida diretamente pela rede.
Mais do que uma transformação radical da noite para o dia, o que veremos será uma evolução progressiva rumo a sistemas em que a produção de energia renovável, o armazenamento e o consumo estejam muito mais coordenados. Nesse contexto, o hidrogénio não será uma tecnologia isolada, mas sim mais uma peça de um sistema energético mais abrangente.
Penso que o contributo de iniciativas como a AIHRE consiste precisamente em acelerar essa transição, não só do ponto de vista tecnológico, mas também em termos de conhecimento, formação de talentos e desenvolvimento de soluções que possam realmente ser implementadas.
Se essa «semente» der frutos, o que veremos será um sistema mais robusto, menos dependente de fontes externas e com maior capacidade para gerir a variabilidade das energias renováveis. E, mais uma vez, o papel de ferramentas como o controlo avançado, a otimização e os gémeos digitais será fundamental para que todo esse sistema funcione de forma eficiente.
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