Estudio de viabilidad técnica y económica de una planta para la producción diaria de 20 kilogramos de hidrógeno verde con energía solar fotovoltaica

Abstract

[ES] Actualmente, el problema de los combustibles fósiles está cada vez más presente en nuestra sociedad por tratarse de una fuente de energía no renovable y por el impacto medio ambiental que produce. En este contexto surge un gas mucho más limpio como posible sustituto, el Hidrógeno. Hoy en día ya se han desarrollado automóviles que utilizan este gas. Sin embargo, el Hidrógeno no está disponible directamente como materia prima, sino que necesita un proceso de obtención. El más común y contaminante es el reformado de gas natural, aunque en la actualidad existen otros métodos a partir de energías renovables. Es este tipo de hidrógeno al que se le denomina hidrógeno verde ya que se obtiene en su totalidad a partir de energías renovables. En este trabajo se analiza la viabilidad tanto económica como funcional de una planta con instalación fotovoltaica de tamaño intermedio con el objetivo de producir hidrógeno verde que pueda ser trasladado y utilizado por una hidrogenera. En esta misma planta se obtiene el Hidrógeno a partir de un proceso de electrolisis de agua con un aporte de energía eléctrica procedente de la instalación solar fotovoltaica. Se estiman los cálculos en un rango de producción diario de 15-25 kilogramos de Hidrógeno, capaz de abastecer una media de 5 depósitos de coche diarios. Además, la propia instalación contará con un sistema de almacenamiento, es decir la producción de energía solar no consumida quedaría almacenada en forma de Hidrógeno. La instalación almacena el hidrógeno de manera continuada en un depósito de almacenamiento a una presión en torno a 200 bar para facilitar su posterior traslado. El diseño de la instalación tiene como objetivo calcular el número de paneles y el tamaño del electrolizador óptimos para que en las condiciones de radiación solar de Valencia se generen un promedio de alrededor de 25 kg diarios.

[EN] Currently, the problem of fossil fuels is increasingly present in our society because it is a non-renewable energy source and because of the environmental impact it produces. In this context, a much cleaner gas has emerged as a possible substitute: hydrogen. Nowadays, cars using which use this gas have already been developed. However, hydrogen is not directly available as a raw material, it needs a process to obtain it. The most common and polluting process is the natural gas reforming, although there are now other methods available by the use of renewable energies. That is this type of hydrogen, called green hydrogen, as it is obtained entirely from renewable energies. This project analyses the economic and functional viability of a plant with an intermediate-sized photovoltaic installation with the aim of producing green hydrogen that can be transferred to and used by a hydrogen plant. In this same plant, hydrogen is obtained from a water electrolysis process with an electrical energy input from the solar photovoltaic installation. Calculations estimate a daily production range of 15-25 kilograms of hydrogen per day, capable of supplying an average of 5 car tanks per day. In addition, the installation itself will have a storage system, i.e. the unconsumed solar energy production will be stored in the form of hydrogen. The installation stores the hydrogen continuously in a storage tank at a pressure around 200 bar to facilitate its subsequent transfer. The design of the installation aims to calculate the optimal number of panels and the optimal size of the electrolyser so that under the solar radiation conditions of Valencia an average of around 25 kg per day is generated.