Análisis de instalaciones de generación de hidrógeno mediante energía solar fotovoltaica

Abstract

Nuestra forma de vida necesita cada vez más vatios para funcionar. Las últimas estimaciones de la Agencia Internacional de la Energía (AIE), publicadas a finales de 2019, prevén un aumento de la demanda energética global de entre un 25 y un 30 % hasta 2040, lo que en una economía dependiente del carbón y el petróleo significaría más CO2 y el agravamiento del cambio climático. Sin embargo, la descarbonización del planeta nos propone un mundo distinto para 2050: más accesible, eficiente y sostenible, e impulsado por energías limpias como el hidrógeno verde. Esta tecnología se basa en la generación de hidrógeno, un combustible universal, ligero y muy reactivo, a través de un proceso químico conocido como electrólisis. Este método utiliza la corriente eléctrica para separar el hidrógeno del oxígeno que hay en el agua, por lo que, si esa electricidad se obtiene de fuentes renovables, produciremos energía sin emitir dióxido de carbono a la atmósfera. Las fuentes renovables más utilizadas para la producción de hidrógeno son la eólica y la solar. En este caso, se estudia la fuente de energía solar fotovoltaica que, con un correcto acoplamiento entre el sistema fotovoltaico y el electrolizador, se convierte en una de las tecnologías más desarrolladas en los últimos años. Esta manera de obtener hidrógeno verde, como apunta la AIE, ahorraría los 830 millones de toneladas anuales de CO2 que se originan cuando este gas se produce mediante combustibles fósiles. Asimismo, reemplazar todo el hidrógeno gris (hidrógeno procedente de combustibles fósiles) mundial significaría 3.000 TWh renovables adicionales al año (similar a la demanda eléctrica actual en Europa). El objetivo del presente proyecto es la descripción y el análisis de las instalaciones generadoras de hidrógeno mediante energía solar fotovoltaica y de los distintos componentes que toman parte para el funcionamiento óptimo de estas.

Our way of life needs more and more watts to function. The latest estimates from the International Energy Agency (IEA), published at the end of 2019, predict an increase in global energy demand of 25-30% by 2040, which in a coal- and oil-dependent economy would mean more CO2 and worsening climate change. However, the decarbonisation of the planet proposes a different world for 2050: more accessible, efficient, and sustainable, and powered by clean energies such as green hydrogen. This technology is based on the generation of hydrogen, a universal, lightweight, and highly reactive fuel, through a chemical process known as electrolysis. This method uses electric current to separate the hydrogen from the oxygen in water, so if this electricity is obtained from renewable sources, we will produce energy without emitting carbon dioxide into the atmosphere. The most used renewable sources for hydrogen production are wind and solar. In this case, we study the photovoltaic solar energy source which, with a correct coupling between the photovoltaic system and the electrolyser, has become one of the most developed technologies in recent years. This way of obtaining green hydrogen, as the IEA points out, would save the 830 million tonnes of CO2 per year that originate when this gas is produced using fossil fuels. Likewise, replacing all the world's grey hydrogen (hydrogen from fossil fuels) would mean an additional 3,000 TWh of renewable energy per year (like the current electricity demand in Europe). The objective of the present project is the description and analysis of hydrogen generating installations using solar photovoltaic energy and of the different components involved in their optimal operation.