Optimización de diseño y dimensionamiento de matriz de generación fotovoltaica para sistema de producción de hidrógeno mediante electrólisis del agua

Abstract

El objetivo principal de la tesis se centra en analizar y determinar los factores más incidentes que permitan conseguir una mayor tasa de aprovechamiento de la energía solar fotovoltaica para la producción de hidrógeno mediante el proceso de electrólisis del agua. Para lo cual se determinará el dimensionamiento y diseño óptimo del sistema fotovoltaico, así como otros factores condicionantes tales como: la ubicación, recurso solar disponible, horario de funcionamiento del sistema de electrólisis, nivel de almacenamiento energético, grado de autonomía, nivel de participación de la energía solar y escala de producción del sistema. Como primer paso se realizará el estudio del estado del arte sobre los diferentes tipos de procesos que existen actualmente para la producción de hidrógeno, haciendo especial énfasis en el proceso de electrólisis de agua. A partir de la información de dos electrolizadores a los cuales se ha podido tener acceso, se procederá a elaborar la caracterización de la curva de consumo energético del proceso. Se realizará un análisis comparativo entre la curva de consumo energético del proceso de electrólisis y el recurso solar disponible a lo largo del año. Para esto se tomarán en cuenta factores como: la ubicación del proyecto, análisis del recurso solar disponible en la ubicación seleccionada, curva de demanda del electrolizador, horario de funcionamiento del proceso, porcentaje de autoconsumo y nivel de aprovechamiento del recurso solar. Se analizará la viabilidad, ventajas y desventajas del uso de sistemas de almacenamiento energético para incrementar los niveles de aprovechamiento del recurso solar, porcentaje de autoconsumo y autonomía del sistema. Tomando en cuenta el impacto y variación del costo de la energía y producción de hidrógeno. Por último, determinada la configuración más óptima de funcionamiento del sistema se procederá a analizar la mejora de los costos de producción y eficiencia del sistema según la economía de escala del proyecto para aplicaciones en sectores productivo del ámbito industrial, público y transporte.