Diseño, dimensionado y análisis de una planta de producción y almacenamiento de hidrógeno verde a partir de fotovoltaica para una vivienda con un consumo anual medio de 4 Mwh

Abstract

[ES] La humanidad se encuentra en un paradigma energético ciertamente complejo, la viabilidad de opciones renovables frente a las fuentes de generación eléctrica tradicionales plantea una tesitura energética, en industrias como el transporte se puede observar este fenómeno de forma más notable, las principales cadenas de distribución optan por una postura conservadora en términos de inversión frente a rivales que apuestan de forma firme por opciones renovables. Es en este contexto en el que el hidrógeno se presenta como una alternativa en términos de producción energética, los principales argumentos para que se tenga en tanta consideración son su potencial energético junto a la versatilidad que presenta, este hecho hace que sea una de las alternativas más importantes para resolver la crisis energética mundial. Se trata de un elemento de alto contenido energético con nulas emisiones asociadas si su producción proviene de fuentes renovables, es aquí dónde la energía solar fotovoltaica puede funcionar como fuente de producción eléctrica para la producción de hidrógeno, ambas tecnologías en combinación formando un tándem energético pueden plantearse como una alternativa seria frente a las alternativas contaminantes, que actualmente son las principales fuentes de producción eléctrica. Ciertamente el hidrógeno es una opción atractiva en este aspecto, aunque en la actualidad presenta dificultades que impiden su producción a gran escala, como son las limitaciones de su equipamiento, tanto electrolizadores, compresores y pilas de combustible requieren de un mayor desarrollo a nivel comercial que facilitarán su rentabilidad y competitividad en términos económicos y productivos. Es por ello que en este proyecto se pretende hacer un análisis de las tecnologías de la energía solar fotovoltaica y el hidrógeno, de sus principios de funcionamiento y equipos, así como de los beneficios potenciales de la combinación de ambas, consiguiendo producir el conocido hidrógeno verde, se evaluará su aplicación técnica y viabilidad con un ejemplo práctico en una vivienda unifamiliar con un consumo anual medio de 4 MWh

[EN] Humanity finds itself in an energy paradigm that is certainly complex, the viability of renewable options compared to traditional sources of electricity generation poses an energy dilemma. In industries such as transport, this phenomenon can be observed in a more notable way, with the main distribution chains opting for a conservative stance in terms of investment compared to rivals that are firmly committed to renewable options. It is in this context that hydrogen is presented as an alternative in terms of energy production, the main arguments for it to be taken into such consideration are its energy potential together with its versatility, which makes it one of the most important alternatives for resolving the world energy crisis. It is an element of high energy content with zero associated emissions if its production comes from renewable sources. This is where solar photovoltaic energy can function as a source of electricity production for the production of hydrogen, both technologies in combination forming an energy tandem can be considered as a serious alternative to the polluting alternatives, which are currently the main sources of electricity production. Hydrogen is certainly an attractive option in this aspect, although at present it presents difficulties that prevent its large-scale production, such as the limitations of its equipment, both electrolysers, compressors and fuel cells require greater development at a commercial level that will facilitate its profitability and competitiveness in economic and productive terms. For this reason, this project aims to analyse the technologies of photovoltaic solar energy and hydrogen, their operating principles and equipment, as well as the potential benefits of combining the two to produce the well-known green hydrogen. Its technical application and viability will be evaluated with a practical example in a single-family home with an average annual consumption of 4 MWh

[CA] La humanitat es troba en un paradigma energètic certament complex, la viabilitat d'opcions renovables enfront de les fonts de generació elèctrica tradicionals planteja una tessitura energètica, en indústries com el transport es pot observar este fenomen de forma més notable, les principals cadenes de distribució opten per una postura conservadora en termes d'inversió enfront de rivals que aposten de manera ferma per opcions renovables. És en este context en el qual l'hidrogen es presenta com una alternativa en termes de producció energètica, els principals arguments perquè es tinga en tanta consideració són el seu potencial energètic al costat de la versatilitat que presenta, este fet fa que siga una de les alternatives més importants per a resoldre la crisi energètica mundial. Es tracta d'un element d'alt contingut energètic amb nul·les emissions associades si la seua producció prové de fonts renovables, és ací on l'energia solar fotovoltaica pot funcionar com a font de producció elèctrica per a la producció d'hidrogen, totes dues tecnologies en combinació formant un tàndem energètic poden plantejar-se com una alternativa seriosa enfront de les alternatives contaminants, que actualment són les principals fonts de producció elèctrica. Certament l'hidrogen és una opció atractiva en este aspecte, encara que en l'actualitat presenta dificultats que impedixen la seua producció a gran escala, com són les limitacions del seu equipament, tant electrolitzadors, compressors i piles de combustible requerixen d'un major desenvolupament a nivell comercial que facilitaran la seua rendibilitat i competitivitat en termes econòmics i productius. És per això que en aquest projecte es pretén fer una anàlisi de les tecnologies de l'energia solar fotovoltaica i l'hidrogen, dels seus principis de funcionament i equips, així com dels beneficis potencials de la combinació d'ambdues, aconseguint produir el conegut hidrogen verd, s'avaluarà la seua aplicació tècnica i viabilitat amb un exemple pràctic en una vivenda unifamiliar amb un consum anual mitjà de 4 MWh