Estudio técnico-económico de un sistema FV-H2 para producción, almacenamiento y uso del hidrógeno en una instalación industrial

El presente TFM se enfoca en el diseño y análisis técnico-económico de una instalación fotovoltaica que suministra energía renovable a una planta de producción de hidrógeno, con el objetivo de suplir la demanda requerida por una industria siderúrgica, para uso como materia prima su proceso. Ante la necesidad de reducir su huella de carbono, y si es posible, el costo del hidrógeno que actualmente consume, se analiza el desarrollo de producción de hidrógeno renovable. Al sustituir el hidrógeno gris que actualmente consume, elimina las emisiones de dióxido de carbono implicadas en este. Al generar hidrógeno mediante tecnología de electrólisis, si este es alimentado por una fuente de energía renovable, no se generan emisiones, cumpliendo con el objetivo de reducir la huella. En una superficie del predio industrial se analiza el potencial fotovoltaico con que se cuenta, diseñando de forma detallada la planta a ser hibridada con la generación de hidrógeno. Por otro lado, se determina la demanda de hidrógeno a consumir por parte de la siderurgia tanto en su uso industrial como en movilidad eléctrica y mezcla con gas natural. Para suplir la demanda de hidrógeno estipulada, se calcula la potencia del electrolizador a instalar, el cual es el equipo que disocia la molécula de agua en hidrógeno y oxígeno, mediante una reacción electroquímica que conlleva el consumo de energía eléctrica. El hidrógeno se acondiciona para consumo final, mientras que el oxígeno se libera a la atmósfera. El aporte de energía eléctrica proviene de la planta fotovoltaica pero también debe adquirirse energía eléctrica de la red, para que el equipo opere a capacidad máxima. Con lo cual, se establece la compra de energía mediante contrato PPA para los primeros 10 años de operación, y luego se estipula adquirirla en el mercado, cumplimentando los 30 años de duración del proyecto. Para la producción de hidrógeno se diseña la planta de producción completa, incluyendo servicios auxiliares, electrolizador y almacenamiento y despacho del producto. Finalmente, se realiza el análisis económico financiero del proyecto, para evaluar la rentabilidad de este, mediante la metodología de “Flujo de Fondos Descontados”. Este análisis también implica el cálculo del LCOH, o Coste Nivelado del Hidrógeno y el del LCOE o Coste Nivelado de la Energía