Otimização Técnico-Econômica de um Hub Integrado de Renováveis-Hidrogênio-Centro de Dados para a Cidade Industrial de Yanbu na Arábia Saudita

A demanda global de eletricidade para centros de dados está projetada para dobrar para 945 TWh até 2030, contudo, nenhum modelo de otimização dimensiona conjuntamente geração renovável, armazenamento em baterias, infraestrutura de exportação de hidrogênio e cargas computacionais flexíveis dentro de um único hub industrial. Este artigo desenvolve um fluxo de trabalho técnico-econômico de duas camadas para um hub integrado de renováveis–hidrogênio–centro de dados na Cidade Industrial de Yanbu, Arábia Saudita. HOMER Pro fornece o dimensionamento base de capacidade e despacho em quatro cenários; um programa linear misto inteiro baseado em Pyomo, calibrado para estar dentro de 2% do baseline, então estende o sistema para incluir um centro de dados de 60 MW (30 MW crítico, 30 MW flexível), alocação multi-destino de hidrogênio (doméstico, amônia, metanol) e recuperação de calor residual de baixa qualidade. O armazenamento em baterias emerge como o principal alavancador de custo e carbono: sua remoção eleva o custo nivelado de eletricidade (LCOE) de 0,052 para 0,181 USD/kWh (+250%) e aumenta as emissões de CO2 de 1,83 para 2763 kt/ano, um fator de 1510. O Hub Integrado reduz os custos anualizados em 8,2% (36,9 M USD/ano) e as emissões em 28% em relação a um contrafactual de construção separada, impulsionado pela infraestrutura compartilhada PV–bateria e receitas de exportação de hidrogênio de 58,5 M USD/ano. A demanda de exportação eleva o fator de capacidade do eletrolisador de 8,65% para 24,3%, reduzindo o custo nivelado do hidrogênio de 10,5 para 6,8 USD/kg. A recuperação de calor residual reduz o custo nivelado de calor em 17%, e a co-localização reduz o custo nivelado de computação em 23% (de 0,055 para 0,042 USD/GPU/h). Estes resultados fornecem princípios quantitativos de design para planejadores de hubs industriais que consideram a co-localização de centros de dados em regiões com alta insolação e ambições de exportação de hidrogênio.