Análisis multidimensional de la integración de una celda de combustible SOFC en una planta de generación de energía eléctrica de ciclo combinado.
| dc.contributor.advisor | Escalona Inzunza, Andrés René | es |
| dc.contributor.advisor | Cuevas Barraza, Cristian Alberto | es |
| dc.contributor.author | Roa Brüning, Claudio Andrés | es |
| dc.date.accessioned | 2025-08-19T15:36:24Z | |
| dc.date.available | 2025-08-19T15:36:24Z | |
| dc.date.issued | 2025 | |
| dc.description | Tesis presentada para optar al título de Ingeniero/a Civil Mecánico/a. | es |
| dc.description.abstract | Este estudio evalúa la viabilidad técnica, económica y ambiental de integrar una SOFC en el ciclo combinado de una planta real en Chile, utilizando un modelo 0-D para dimensionar la SOFC. Sobre esta base, se diseña un sistema híbrido SOFC-TG-TV de 180 MW netos, que opera a densidades de corriente de potencia máxima de la celda de 2,755 𝐴/𝑐𝑚² (𝐻₂) y 2,673 A/cm² (𝐶𝐻₄). El módulo de SOFC-𝐻₂ desarrolla 67,71 MW (36,33% de aporte), mientras que el de 𝐶𝐻₄ entrega 58,52 MW (32,43%). En cuanto a eficiencia global, se obtuvieron valores de 60,56% y 57,32%, presentando grandes mejoras frente al caso base escogido. Para 2025, el LCOE resulta de 0,218 𝑈𝑆𝐷/𝑘𝑊ℎ (𝐻₂) y 0,122 𝑈𝑆𝐷/𝑘𝑊ℎ (𝐶𝐻₄), así mismo, el caso 𝐻₂ retorna la inversión en 10 años, mientras que el 𝐶𝐻₄ alcanza un payback en el año 1. Además, un análisis de sensibilidad evidencia mayor estabilidad económica del 𝐶𝐻₄. Desde el punto de vista ambiental, el 𝐻₂ elimina el 100% de las emisiones de 𝐶𝑂₂ y el 𝐶𝐻₄ las reduce en un 55% respecto al ciclo base. De este modo, el caso 𝐻2 del sistema SOFC-TG-TV combina rendimiento técnico y superioridad en términos ambientales, mientras que el caso 𝐶𝐻4 se presenta de forma atractiva en la rentabilidad económica. | es |
| dc.description.abstract | This study evaluates the technical, economic, and environmental feasibility of integrating an SOFC into the combined cycle of an actual power plant in Chile, using a 0-D model to size the SOFC. On that basis, a 180 MW hybrid SOFC-GT-ST system is designed, operating at cell maximum power current densities of 2,755 𝐴/𝑐𝑚² (𝐻₂) and 2,673 𝐴/𝑐𝑚² (𝐶𝐻₄). The 𝐻₂-fed SOFC module generates 67,71 MW (36,33% contribution), while the 𝐶𝐻₄-fed module delivers 58,52 MW (32,43%). In terms of overall efficiency, values of 60,56% and 57,32% were obtained, representing significant improvements over the chosen base case. For 2025, the levelized cost of electricity (LCOE) is 0,218 𝑈𝑆𝐷/𝑘𝑊ℎ (𝐻₂) and 0,122 𝑈𝑆𝐷/𝑘𝑊ℎ (𝐶𝐻₄); likewise, the 𝐻₂ case returns its investment in 10 years, whereas the CH₄ case reaches payback in year 1. Furthermore, a sensitivity analysis reveals greater economic stability for 𝐶𝐻₄. From an environmental standpoint, 𝐻₂ eliminates 100% of 𝐶𝑂₂ emissions, and 𝐶𝐻₄ reduces them by 55% compared to the base cycle. Thus, the 𝐻₂ scenario of the SOFC-GT-ST system combines strong technical performance with environmental superiority, while the 𝐶𝐻₄ scenario is particularly attractive in terms of economic profitability. | en |
| dc.description.campus | Concepción | es |
| dc.description.departamento | Departamento de Ingeniería Mecánica | es |
| dc.description.facultad | Facultad de Ingeniería | es |
| dc.identifier.uri | https://repositorio.udec.cl/handle/11594/12957 | |
| dc.language.iso | es | es |
| dc.publisher | Universidad de Concepción | es |
| dc.rights | CC BY-NC-ND 4.0 DEED Attribution-NonCommercial-NoDerivs 4.0 International | en |
| dc.rights.uri | https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ | |
| dc.subject | Energía eléctrica | es |
| dc.subject | Combustibles Investigaciones | es |
| dc.subject.ods | ENERGÍA asequible y sostenible | es |
| dc.subject.ods | Acción CLIMÁTICA | es |
| dc.title | Análisis multidimensional de la integración de una celda de combustible SOFC en una planta de generación de energía eléctrica de ciclo combinado. | es |
| dc.type | Thesis | en |