Tese e Dissertação

Tese: Amônia como Combustível Alternativo para Motores Marítimos: Análise de Oportunidades de Mercado e Impactos na Combustão

O transporte marítimo, responsável por cerca de 3% das emissões globais de CO₂, enfrenta crescente pressão para descarbonização. Nesse cenário, a amônia verde emerge como uma alternativa promissora para substituir os combustíveis fósseis em motores marítimos, especialmente em configurações dual-fuel. Este trabalho realiza uma revisão bibliográfica, incluindo o levantamento do estado da arte sobre as rotas de produção da amônia verde, suas características físico-químicas, os impactos técnicos e econômicos, os aspectos ambientais e os desafios regulatórios associados. Além disso, o levantamento identificou o potencial da amônia verde como combustível marítimo, bem como os principais gargalos para sua adoção em larga escala. Adicionalmente, investiga-se o desempenho termodinâmico e ambiental da operação de um motor marítimo de ignição por compressão, modelado com base em um motor MWM de médio porte, com razão de compressão de 16,8 e operando a 1700 RPM. O estudo considera a utilização de injeção direta de alta pressão de amônia (650, 1000 e 1350 bar), combinada com injeção piloto de diesel a 1317 bar. As análises tridimensionais foram realizadas no software CONVERGE CFD, focando em parâmetros críticos como atraso de ignição, taxa de liberação de calor (HRR), eficiência térmica e emissões equivalentes de CO₂ em um horizonte de 100 anos (CO2-eq (100y)), considerando diferentes frações de energia da amônia (AEF), pressões de injeção e momentos de injeção do diesel piloto (SODI). Os resultados mostram que, para 50% de carga, foi possível operar com AEFs de até 62,5% sem comprometer a estabilidade da combustão, mantendo a eficiência térmica equivalente à do diesel puro (cerca de 48,8%) e reduzindo as emissões de CO2-eq em aproximadamente 11%. Em regimes de carga elevada (75% e 100%), foram observadas eficiências térmicas superiores às do diesel puro, com ganhos de 0,9 a 3,1 pontos percentuais, e reduções de até 83% nas emissões de CO2-eq. Por outro lado, em condições de baixa carga (25%), a substituição de diesel por amônia não se mostrou vantajosa, resultando em menores eficiências térmicas e emissões superiores às do diesel puro. Esses resultados evidenciam o elevado potencial da amônia verde como combustível marítimo para a descarbonização do setor, especialmente sob condições operacionais otimizadas.

Ver todos