Simulación de una microrred basada en energías renovables y tecnología del hidrógeno usando TRNSYS

Abstract

Con motivo del calentamiento climático aparecen combustibles alternativos para la generación de energía y es el hidrógeno el combustible que cobra cada día más importancia. En cambio, la transición desde combustibles fósiles hacia energías renovables no es fácil y requiere grandes desembolsos e investigación para su implantación. Además, nacen las microrredes como una opción descentralizada capaz de coordinar y gestionar los sistemas de energía renovable, tal que disminuye la capacidad de coordinación y gestión de los sistemas centralizados. Es por ello por lo que las grandes potencias mundiales (China, Japón…) apuesten por sistemas autónomos que puedan trabajar desconectados de la red central. Entonces, este trabajo enlaza con dos tecnologías con gran potencial de mejora. Por un lado, el hidrógeno verde, vector energético ya que necesita de energía para ser extraído y cuenta con la ventaja de ser capaz de almacenar energía para ser inyectada en la red cuando sea oportuno. Y, por otro lado, las microrredes, pueden operar de forma independiente cuando es desconectada de la red eléctrica principal en caso de crisis. La parte más importante del trabajo es el caso práctico realizado. A través del Software TRNSYS se realiza un estudio de una microrred basada en energía renovable y tecnología de hidrógeno. Se crea un proyecto en el que interconectan instalación fotovoltaica, electrolizador, pila de combustible, tanque de hidrógeno… Siendo los parámetros de estudio el estado de carga del tanque de almacenamiento de hidrógeno y el sistema de respaldo, la batería de plomo ácido. Además, se analiza la cobertura demandada por el sistema y los porcentajes de carga y descarga. Por otro lado, se realiza un segundo caso en el que el sistema de respaldo es el almacenamiento de hidrógeno. Por último, se realiza un análisis de sensibilidad para estudiar cómo varía el sistema con cambios en el volumen de almacenamiento, variando en torno al diez por ciento.

Due to climate warming, alternative fuels for power generation appear and hydrogen is the fuel that is becoming more important every day. On the other hand, the transition from fossil fuels to renewable energies is not easy and requires large outlays and research for its implementation. In addition, microgrids are born as a decentralized option capable of coordinating and managing renewable energy systems, such that the coordination and management capacity of centralized systems decreases. That is why the great world powers (China, Japan...) are committed to autonomous systems that can work disconnected from the central network. So, this work links to two technologies with great potential for improvement. On the one hand, green hydrogen, an energy vector since it needs energy to be extracted and has the advantage of being able to store energy to be injected into the grid when appropriate. And, on the other hand, microgrids can operate independently when disconnected from the main power grid in the event of a crisis. The most important part of the work is the practical case carried out. Through the TRNSYS Software, a study of a microgrid based on renewable energy and hydrogen technology is carried out. A project is created in which the photovoltaic installation, electrolyzer, fuel cell, hydrogen tank are interconnected... The study parameters are the state of charge of the hydrogen storage tank and the backup system, the lead acid battery. In addition, the coverage demanded by the system and the percentages of loading and unloading are analyzed. On the other hand, a second case is carried out in which the backup system is hydrogen storage. Finally, a sensitivity analysis is carried out to study how the system varies with changes in the storage volume, varying around ten percent.