Modelado de un sistema de power-to-hidrógeno basado en energía hidroeléctrica

Abstract

[ES] El TFM a realizar consta del desarrollo de un modelo basado en la producción de hidrógeno mediante electrolisis de agua con membrana polimérica (PEM). Para ello, se va a realizar un modelo matemático teniendo en cuenta el funcionamiento de la misma y los distintos factores que afectan al funcionamiento, para posteriormente realizar una simulación y validación del modelo. Una vez validado el modelo, se tomarán los datos anuales de la central hidroeléctrica de Brezice (Eslovenia) y se realizará un estudio de la misma, con el objetivo de implementar un sistema de producción de hidrógeno en la misma.

En concreto, las líneas de investigación van a ser dos: 1) Producción de hidrógeno mediante un sistema P2H usando como entrada el flujo de agua excedentario que la central deriva por la válvula Bypass. 2)El funcionamiento del sistema en un estado constante, variando la carga del mismo en función de las necesidades de la central.

Para estos dos casos, se realizarán simulaciones para un periodo de un año con datos proporcionados por la propia central hidroeléctrica y en base a esto, se obtendrán una serie de resultados, como potencia del sistema P2H a instalar, producción de hidrógeno anual, eficiencia del sistema, etc.

Junto con esto, se realizará un análisis del ciclo de vida (ACV) para evaluar el impacto ambiental que supondría la instalación del sistema y la cantidad de CO2 equivalente que se podría reducir.

Finalmente, se obtendrán conclusiones del trabajo realizado y se añadirán unas líneas futuras de por dónde se debería de continuar con la investigación.

[EN] The TFM to be carried out consists of the development of a model based on the production of hydrogen by electrolysis of water with a polymeric membrane (PEM). For this, a mathematical model will be carried out taking into account the operation and the different factors that affect the operation, to subsequently perform a simulation and validation of the model. Once the model has been validated, the annual data of the Brezice hydroelectric power station (Slovenia) will be taken and a study of it will be carried out, with the aim of implementing a hydrogen production system on it.

Specifically, the lines of research are going to be two: 1) Hydrogen production through a P2H system using as input the excess water flow that the plant derives from the Bypass valve. 2) The operation of the system in a constant state, varying its load depending on the needs of the plant.

For these two cases, simulations will be carried out for a period of one year with data provided by the hydropower plant and based on this, a series of results will be obtained, such as the power of the P2H system to be installed, annual hydrogen production, system efficiency , etc.

Along with this, a life cycle analysis (LCA) will be carried out to assess the environmental impact of the installation of the P2H and the amount of CO2 equivalent that could be reduced.

Finally, conclusions will be obtained from the work carried out and future lines of where the investigation should continue will be added.