Generación óptima de hidrógeno a partir de celdas solares incluyendo baterías y ausencia de la red eléctrica.
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Date
2025
Authors
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Publisher
Universidad de Concepción
Abstract
En el contexto de la descarbonización de las matrices energéticas y la consecuente búsqueda de formas de generación de energías más limpias, se estudia la producción de hidrógeno verde en un electrolizador tipo PEM a partir de energía obtenida de un sistema fotovoltaico con baterías. El objetivo fue estudiar y buscar el punto óptimo de generación de H2V, considerando las pérdidas internas del sistema eléctrico que permite tal producción. Para esto, se modelan los elementos presentes en el sistema, así como las pérdidas presentes en cada uno, para así realizar un análisis matemático del mismo, obteniendo su modelo en ecuaciones de estado, y posteriormente validando tal modelo en simulación utilizando PLECS. Una vez validado el modelo, se estudia la eficiencia del sistema en su conjunto, para así buscar el punto óptimo de generación de H2V, es decir, aquel punto que permite maximizar la producción de este, considerando las limitaciones operacionales del sistema. Los resultados indican que mientras más se prolongue en el tiempo, el uso de la energía almacenada en la batería, para alimentar al electrolizador, más producción de H2V habrá, ya que más tiempo implica menor potencia, lo que a su vez implica menor corriente lo que finalmente reduce las pérdidas del sistema. Sin embargo, llevado a la práctica no es viable, ya que considerando los ciclos de producción de energía de un sistema fotovoltaico, y que todo sistema de baterías tiene una capacidad limitada de almacenamiento, no es posible extender todo lo posible en el tiempo, el uso de la energía de la misma. En conclusión, con el sistema estudiado, el punto óptimo de generación de H2V, considerando las limitaciones operacionales, será para cualquier magnitud de energía almacenada en una batería, de 24 horas, ya que un tiempo mayor a este provocará tarde o temprano ocupar el 100% de la carga de la batería, lo cual no es una condición deseada.
Description
Tesis presentada para optar al título de Ingeniero Civil Eléctrico.
Keywords
Recursos energéticos renovables, Hidrógeno, Paneles solares