Escalona Inzunza, Andrés RenéCuevas Barraza, Cristian AlbertoRoa Brüning, Claudio Andrés2025-08-192025-08-192025https://repositorio.udec.cl/handle/11594/12957Tesis presentada para optar al título de Ingeniero/a Civil Mecánico/a.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.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.esCC BY-NC-ND 4.0 DEED Attribution-NonCommercial-NoDerivs 4.0 InternationalEnergía eléctricaCombustibles InvestigacionesThesisENERGÍA asequible y sostenibleAcción CLIMÁTICA