Modelagem estocástica de confiabilidade para sistemas de produção de hidrogênio verde: uma abordagem híbrida FMEA-FTA sob escassez de dados

Abstract

A transição energética global posicionou o hidrogênio verde (H2V) como um vetor estratégico para a descarbonização. Contudo, a confiabilidade operacional dessas plantas ainda permanece como um desafio técnico, agravado pela escassez de dados históricos de falhas em tecnologias emergentes. Este trabalho propõe uma metodologia híbrida de modelagem estocástica para quantificar riscos e priorizar a manutenção em sistemas isolados (off-grid) de produção de H2V acoplados à geração fotovoltaica. A abordagem integra a sistematização qualitativa por meio da FMEA com a modelagem lógica via FTA, alimentando uma Simulação de Monte Carlo que incorpora a incerteza por meio das distribuições de probabilidade Beta e Weibull. Os resultados das simulações para um horizonte de 5 anos indicaram uma probabilidade mediana de interrupção da produção de 87,29%, evidenciando a fragilidade estrutural decorrente da topologia em série dos subsistemas. A Análise de Importância de Fussell-Vesely revelou que o subsistema fotovoltaico constitui o gargalo dominante, apresentando criticidade aproximadamente quatro vezes superior à do conjunto de eletrólise, destacando os inversores como o componente com maior vulnerabilidade individual. A análise de sensibilidade demonstrou que o elevado risco é robusto frente às variações na incerteza física, porém sensível a melhorias operacionais, indicando que a viabilidade da planta depende, obrigatoriamente, da implementação de redundâncias ativas, e não apenas do aprimoramento da qualidade dos componentes.