Análisis técnico ecónomico y ambiental de la generación de hidrógeno verde solar a partir de aguas residuales tratadas en Coquimbo.
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Date
2024
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Universidad de Concepción
Abstract
La región de Coquimbo es una de las más afectadas por la escasez hídrica, pero presenta un alto volumen de aguas residuales descargadas a ríos, esteros o mares y niveles alentadores de radiación solar. De esta manera, se propone evaluar sistemas de generación de hidrógeno verde mediante electrólisis de aguas residuales tratadas y con un suministro de energía eléctrica por paneles fotovoltaicos. Se analizan 3 casos de generación de hidrógeno verde con distintas fuentes de aguas residuales y su respectivo tratamiento para contar con la calidad mínima requerida para la electrólisis; el primero consiste en utilizar las aguas del emisario submarino Coquimbo, el segundo y el tercero de una planta de tratamiento de aguas servidas en Algarrobito y Peralillo. Así, se logra obtener un costo nivelado del hidrógeno de 3,42, 4,36 y 3,22 𝑈𝑆𝐷/𝑘𝑔𝐻2 para los 3 casos respectivos, lo que es considerado un hidrógeno competitivo para la región de estudio según otras referencias estudiadas. La optimización del factor de sobredimensionamiento de la planta fotovoltaica en relación con la de electrólisis resulta en 1,4, 1,3 y 1,2 para el caso 1, 2 y 3 respectivamente. Además, el costo nivelado del hidrógeno puede ser reducido si se toman otras proyecciones económicas más favorables de los costos de inversión y operación/mantenimiento de las plantas de electrólisis fotovoltaica. Por otro lado, se realiza un análisis ambiental mediante la metodología del análisis de ciclo de vida que demuestra un aporte cercano al 90% de la carga ambiental que proviene del suministro eléctrico y el restante por el sistema de electrólisis PEM, las emisiones de CO2 equivalente son de 2.1 kg por kg de hidrógeno lo que demuestra una viabilidad ambiental para el caso propuesto si se compara con el reformado del metano con y sin captura de dióxido de carbono.
Description
Tesis presentada para optar al grado de Magíster en Ciencias de la Ingeniería con Mención en Ingeniería Mecánica
Keywords
Sustentabilidad, Medio ambiente, Recursos energéticos renovables