Dimensionamiento de una planta de producción de hidrógeno verde

Equation Chapter 1 Section 1 Trabajo de Fin de Grado Grado en Ingeniería de las Tecnologías Industriales Dimensionamiento de una planta de producción de hidrógeno verde Autor: Luis Moreira García Tutor: José Alfredo Iranzo Paricio Dpto. de Ingeniería Energética Escuela Técnica Superior de Ingeniería Universidad de Sevilla Sevilla, 2024 2 Dimensionamiento de una planta de producción de hidrógeno verde Trabajo de Fin de Grado Grado en Ingeniería de las Tecnologías Industriales Dimensionamiento de una planta de producción de hidrógeno verde Autor: Luis Moreira García Tutor: José Alfredo Iranzo Paricio Profesor Ayudante Doctor Dpto. de Ingeniería Energética Escuela Técnica Superior de Ingeniería Universidad de Sevilla Sevilla, 2024 2 Dimensionamiento de una planta de producción de hidrógeno verde 3 Dimensionamiento de una planta de producción de hidrógeno verde Trabajo de Fin de Grado: Dimensionamiento de una planta de producción de hidrógeno verde Autor: Luis Moreira García Tutor: José Alfredo Iranzo Paricio El tribunal nombrado para juzgar el Proyecto arriba indicado, compuesto por los siguientes miembros: Presidente: Vocales: Secretario: Acuerdan otorgarle la calificación de: Sevilla, 2024 El Secretario del Tribunal 4 Dimensionamiento de una planta de producción de hidrógeno verde 5 Dimensionamiento de una planta de producción de hidrógeno verde Agradecimientos Me gustaría dejar aquí constancia de mi profundo agradecimiento a las personas que han hecho posible este trabajo de fin de grado. En primer lugar, agradezco a mi tutor D. Alfredo Iranzo Paricio la guía que me ha prestado durante estos meses y su disponibilidad a la hora de atenderme. Mi familia también merece unas palabras en este apartado por su apoyo y paciencia. Para terminar, expreso mis agradecimientos a mi pareja, mis amigos y familiares por su comprensión y motivación durante este tiempo. Muchas gracias a todos. 6 Dimensionamiento de una planta de producción de hidrógeno verde 7 Dimensionamiento de una planta de producción de hidrógeno verde Resumen Este trabajo de fin de grado se centra en el dimensionamiento de una planta de producción de hidrógeno verde, una tecnología crucial en la transición hacia un paradigma energético sostenible. El objetivo principal del proyecto es identificar los equipos necesarios para una producción a gran escala y dimensionarlos, conseguiendo la compatibilidad entre ellos para que esta producción sea posible. Para ello se han estudiado las tecnologías de producción de hidrógeno por electrólisis del agua con energía eléctrica de origen fotovoltaico y se han buscado plantas que nos sirvan como referencia. Después se ha diseñado una planta modular, fácilmente escalable, con equipos existentes en el mercado capaz de producir 10500 tonaladas al año de hidrógeno verde. Se concluye que la implementación de una planta de estas características es factible, aunque se requieren estudios que analicen su viabilidad económica. 14 Dimensionamiento de una planta de producción de hidrógeno verde 15 Dimensionamiento de una planta de producción de hidrógeno verde ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1 Clasificación del hidrógeno por nivel de emisiones 20 Figura 2 Diagrama de bloques básico de una planta de producción de hidrógeno 24 Figura 3 Instalación de un campo solar fotovoltaico 25 Figura 4 Ejemplo de electrolizador instalado en planta 25 Figura 5 Irradiación media diaria anual en España en kWh/m2 al día. 27 Figura 6 Esquema de efecto fotovoltaico PEM 27 Figura 7 Curvas i-v y p-v de un panel fotovoltaico 29 Figura 8 Ejemplo de hoja de características de un panel solar comercial 29 Figura 9 Comparativa paneles monocristalinos frente a policristalinos 30 Figura 10 Paneles solares amorfos 31 Figura 11 Características panel solar HJT 31 Figura 12 Hoja de características INGECON H2 D6000 33 Figura 13 Esquema general de las conexiones a la red eléctrica 33 Figura 14 Ilustración de transformador 34 Figura 15 Esquema de rectificador 35 Figura 16 Esquema de inversor de puente completo 36 Figura 17 Esquema de electrolizador alcalino 38 Figura 18 Esquema de electrolizador PEM 39 Figura 19 Esquema de electrolizador SOEC 41 Figura 20 Esquema de electrolizador alcalino NEL 44 Figura 21 Esquema de electrolizador PEM NEL 44 Figura 22 Requisitos típicos del agua para electrolizadores 47 Figura 23 Pila de combustible 48 Figura 24 Transformación, transporte y usos finales del hidrógeno 49 Figura 25 Esquema de principio HOASIS 51 Figura 26 Esquema de principio HVALLESUR 52 Figura 27 Esquema de principio de Puertollano 53 Figura 28 Diagrama de bloques de la planta 56 Figura 29 Flujos de materia del electrolizador 58 Figura 30 Flujos de energía del electrolizador 60 Figura 31 Vista de los 48 electrolizadores en planta 62 Figura 32 Esquema de componentes del A485 64 Figura 33 Electrolizador alcalino NEL A485 65 Figura 34 Ingecon H2 D6000 67 16 Dimensionamiento de una planta de producción de hidrógeno verde Figura 35 Módulo campo solar, convertidor DC-DC y electrolizador 67 Figura 36 Conexiones campo fotovoltaico de un módulo 71 Figura 37 Conexiones a la red eléctrica de uno de los 48 módulos 72 Figura 38 Rectificador Ingecon FSK H2 E6000 74 Figura 39 INGECON SUN FSK Serie B 1275 76 Figura 40 Transformador de potencia de Siemens 77 Figura 41 Esquema de instalación del sistema de purificación 78 Figura 42 Circuito de refrigeración 79 Figura 43 Alfa Laval HyDuo Aqua 82 Figura 44 Modos de operación de la planta 83 Figura 45 Distribución general de la planta 84 17 Dimensionamiento de una planta de producción de hidrógeno verde Notación STC Standard Test Condition (Condiciones estándar) NOCT Nominal Operating Cell Temperature (Condiciones de operación) ALK Alkaline (alcalino) PEM Proton Exchange Membrane (Membrana de intercambio de protones) SOEC Solid Oxide Electrolyser Cell (Celda electrolizadora de óxido sólido) HJT Hetero Junction (Heterounión) DC Direct Current (Corriente continua) AC Alternating Current (Corriente alterna) H Entalpía Q Calor PM Peso molecular S Siemens, unidad de conductancia eléctrica MW Megavatio AT Alta Tensión MT Media Tensión BT Baja Tensión TRL Technology Readiness Level (Nivel de madurez de la tecnología) Wp Vatios pico (potencia en el punto de máxima potencia de un panel) 18 Dimensionamiento de una planta de producción de hidrógeno verde 19 Dimensionamiento de una planta de producción de hidrógeno verde 1 INTRODUCCIÓN, CONTEXTO, OBJETIVOS n este capítulo se realizará una introducción al dimensionemiento de una planta de producción de hidrógeno verde. En primer lugar, se analizará la situación enérgetica actual y los problemas que tiene. Posteriormente se hará un análisis de la evolución de esta situación y las posibles soluciones que se están barajando. Por último, se presetarán los objetivos de este proyecto. 1.1 Situación actual 1.1.1 Situación energética En la actualidad, el panorama energético global está dominado por el uso de combustibles fósiles, tales como el petróleo, el carbón y el gas natural. Estos recursos energéticos son finitos y, por tanto, no sostenibles a largo plazo. Además, la combustión de estas sustancias está asociada a un impacto ambiental negativo severo a escala global, debido a la emisión de contaminantes, entre los que se incluye el CO2 que contribuye al efecto invernadero de la atmósfera. En la búsqueda de una energía sostenible alternativa a la energía fósil se ha considerado como solución la energía eléctrica proveniente de fuentes renovables, como pueden ser la eólica y la solar. El problema que presentan estas fuentes de energía es que dependen de las condiciones climáticas, que son intermitentes además de impredecibles. Por esta razón se buscan formas para almacenar esa energía para disponer de ella cuando surja la necesidad. Actualmente existen sistemas de baterías de ion-litio que son capaces de almacenar y devolver la energía eléctrica a demanda, que se utilizan en dispositivos personales (portátiles, teléfonos), consumo doméstico y movilidad personal (automóviles, patines). Sin embargo, la baja capacidad de almacenamiento y el alto coste de estas baterías no satisface las necesidades energéticas de la industria y del transporte a gran escala. A nivel global, España no es una excepción a esta tendencia, y, aunque se hayan hecho avances significativos hacia una mayor adopción de fuentes de energía renovable, los combustibles fósiles todavía representan una parte considerable del mix energético. España ha logrado progresos notables en la incorporación de energías renovables en su matriz energética. Según datos de la Red Eléctrica de España (REE) 1 , en 2023, aproximadamente el 50% de la generación eléctrica provino de fuentes renovables, siendo la energía eólica y la energía solar fotovoltaica las principales contribuyentes. Sin embargo, a pesar de estos avances, los combustibles fósiles aún juegan un rol crucial en el suministro energético nacional. 1.1.2 Hidrógeno en la actualidad En este apartado se explicará el papel que tiene el hidrógeno en la actualidad. Según declara el Ministerio para la transición ecológica y el reto demográfico (MITECO), 2 en España se consumen 500 000 toneladas de hidrógeno al año. De esta cantidad el 70% aproximadamente se utiliza como materia prima principalmente en refinerías y el 25% como materia prima para productos químicos, mayoritariamente amoniaco. El resto se utiliza en sectores como el metalúrgico. 1 «Informe del sistema eléctrico | Informes del sistema», accedido 18 de agosto de 2024, https://www.sistemaelectrico-ree.es/informe-del- sistema-electrico. 2 «Snapshot», accedido 17 de agosto de 2024, https://www.miteco.gob.es/es/energia/hidrocarburos-nuevos-combustibles/hidrogeno.html. E 20 Dimensionamiento de una planta de producción de hidrógeno verde En la actualidad las posibles tecnologías de producción de hidrógeno son las siguientes: • Reformado de gas natural (SMR): Es el método más común para la obtención de hidrógeno. Utiliza como materia prima gas natural u otros hidrocarburos volátiles por lo que no es renovable y emite gases contaminantes. • Electrólisis: Se separa la molécula de agua en sus componentes hidrógeno y oxígeno aplicándole electricidad. • Gasificación de carbón: Consiste en la conversión del carbón en gas de síntesis (syngas), que contiene hidrógeno y monóxido de carbono. A través de una serie de reacciones químicas, se puede obtener hidrógeno a partir del syngas. • Pirólisis del metano: El proceso consiste en la descomposición térmica del metano (CH4) para generar únicamente hidrógeno (H2) y carbón sólido (C), con lo que se evita la liberación de CO2. • Reformado autotérmico (ATR): Combina características del reformado con vapor y la oxidación parcial del metano. Produce hidrógeno y CO2. Puede ser más eficiente en términos de energía que el SMR. • Oxidación parcial de metano: Transforma el metano en gas de síntesis con contenido de hidrógeno en presencia de una cantidad limitada de oxígeno. • Reformado biológico: Utiliza como materia prima la biomasa para producir hidrógeno mediante la fermentación de esa biomasa o su gasificación. Como se aprecia en la Figura 1, el hidrógeno producido puede clasificarse, según cual sea la materia prima y las emisiones de CO2 generadas en su obtención: Figura 1 Clasificación del hidrógeno por nivel de emisiones 3 • Hidrógeno renovable o verde: Se obtiene a partir de la electrólisis del agua utilizando energía eléctrica proveniente de fuentes renovables. • Hidrógeno rosa: Se obtiene también por electrólisis, pero con electricidad que viene de una planta de energía nuclear. • Hidrógeno azul: Se obtiene mediante reformado de metano, por lo que utiliza gas natural como materia prima, pero se instala un sistema de captación de CO2 que reduce las emisiones contaminantes hasta el 95%. 3 «Sitio web del Hidrógeno», Ministerio para la Transición Ecológica y el Reto Demográfico, accedido 17 de agosto de 2024, https://www.miteco.gob.es/es/energia/hidrocarburos-nuevos-combustibles/hidrogeno.html. 21 Dimensionamiento de una planta de producción de hidrógeno verde • Hidrógeno amarillo: Se obtiene por electrólisis, pero con electricidad de la red que puede que no provenga de fuentes renovables. • Hidrógeno gris: Se obtiene por reformado de gas natural, metano o gases licuados del petróleo (GLP). Sin embargo, en el proceso se emiten gases contaminantes a la atmósfera. En España, el 99% del hidrógeno consumido es de este tipo. 4 • Hidrógeno negro/marrón: Se obtiene con un proceso de gasificación de carbón. Según dice la agencia internacional de la energía (IEA) en su Global Hydrogen Review 2023, en 2023 la producción de hidrógeno por electrólisis del agua representaba únicamente el 0,1 % de la producción global, existiendo 0,3 GW de electrolizadores en todo el mundo. El coste de producción de hidrógeno verde por electrólisis con electricidad de bajas emisiones oscila entre 3,4 y 12 USD/kg, mientras que el coste de producción de hidrógeno a partir de combustibles fósiles sin captación de emisiones está entre 1 y 3 USD/kg. 5 El bajo coste de la producción de hidrógeno por SMR frente a la de electrólosis de agua se debe a la baja TRL (Technology Readiness Level) de esta nueva tecnología. Si se quiere sustituir al SMR para producción de hidrógeno y así reducir la dependencia de combustibles fósiles además de las emisiones, debe hacerse una apuesta por la electrólisis del agua, auentando el número de plantas de producción de hidrógeno verde. De esta manera se abaratará el coste debido a la economía de escala a la vez que mejora su TRL. 1.2 Futuro energético Aunque el hidrógeno se haya utilizado tradicionalmente como materia prima en el refino de petróleo y la industria química, la tendencia mundial es empezar a considerarlo como vector energético. Un vector energético es un producto que requiere de una aportación de energía para ser obtenido y que cuenta con la particularidad de ser capaz de almacenar energía para, posteriormente, liberarla de forma gradual cuando sea requerida. El hidrógeno, especialmente el de origen renovable, está llamado a ser un valioso vector energético para usos finales donde sea la solución más eficiente en el proceso de su descarbonización, como la industria intensiva en energía y procesos de alta temperatura, transporte pesado de larga distancia, transporte marítimo, transporte ferroviario o aviación. El hidrógeno posee características únicas que lo convierten en un portador de energía ideal. Estas características incluyen: • Puede producirse y convertirse en energía eléctrica con altas eficiencias. • Su materia prima es el agua, que es abundante. • Es un combustible completamente renovable y que no genera contaminantes. • Puede almacenarse en forma gaseosa (ideal para almacenamiento a gran escala), en forma líquida (adecuado para transporte aéreo y espacial), o en forma de hidruros metálicos (conveniente para vehículos terrestres y otros requisitos de almacenamiento de menor escala). • Puede transportarse a largas distancias a través de tuberías o mediante contenedores o cisternas. • Puede convertirse en otras formas de energía de múltiples maneras y más eficientemente que otros combustibles (como combustión catalítica, conversión electroquímica y formación de hidruros). Actualmente se ha popularizado el término economía del hidrógeno, refiriéndose a aquella en la que el hidrógeno, junto con la electricidad, actúa como principal portador de energía. El hidrógeno se obtendría a partir de fuentes de energía renovable como la solar o la eólica mediante el proceso de electrólisis del agua. En teoría, 4 «Sitio web del Hidrógeno». 5 «IEA – International Energy Agency», IEA, 26 de septiembre de 2023, https://www.iea.org/search. 22 Dimensionamiento de una planta de producción de hidrógeno verde el hidrógeno y la electricidad podrían satisfacer todas las necesidades energéticas de la humanidad, creando un sistema energético que sería permanente e independiente de otras fuentes de energía. Por la abundancia de sol y viento de la Península Ibérica, la Agencia Internacional de las Energías Renovables (IRENA) calcula que en España el hidrógeno verde será más barato que el hidrógeno gris en 2026. 6 En este contexto, la producción de hidrógeno verde surge como una solución prometedora ya que el hidrógeno tiene un alto potencial como portador de energía, lo que podría ayudar a superar los desafíos actuales de almacenamiento y transporte de energía a gran escala. Así, la producción de hidrógeno verde no solo aborda los problemas relacionados con las emisiones de gases de efecto invernadero, sino que también ofrece una vía hacia un sistema energético más flexible y sostenible. 1.3 Objetivos Los objetivos de este proyecto son: • Hacer una descripción de la tecnología y los procesos implicados en la producción de hidrógeno verde mediante electrólisis de agua alimentada con energía fotovoltaica. • Realizar una recopilación y análisis de plantas y proyectos de producción de hidrógeno con energía renovable para contextualizar nuestro proyecto. • Dimensionar una planta de producción de hidrógeno verde por electrólisis con energía eléctrica de origen fotovoltaico. Para ello establecer la producción y calcular los equipos que serán necesarios. • Recoger las conclusiones obtenidas de los resultados del dimensionado de la planta. 6 «International Co-Operation to Accelerate Green Hydrogen Deployment», s. f. 23 Dimensionamiento de una planta de producción de hidrógeno verde 30 Dimensionamiento de una planta de producción de hidrógeno verde Las placas o paneles solares se pueden clasificar según los siguientes tipos: 1. Paneles monocristalinos. Están fabricados a partir de un único cristal de silicio. Su forma suele ser cuadrada y con los bordes redondeados. Son más eficientes que los policristalinos, con un rendimiento de hasta el 22%, por lo que son ideales para aplicaciones donde el espacio sea reducido al poder producir más energía. Sin embargo, debido a su dificultad de producción tienen mayor coste. 2. Paneles policristalinos. Su estructura está formada por múltiples cristales de silicio. Tienen una eficiencia ligeramente inferior a los paneles monocristalinos, de hasta el 20%. Son adecuados para instalaciones donde el espacio no sea un problema y se quiera controlar el coste. En la Figura 9 se aprecian las diferencias entre los paneles monocristalinos y policristalinos: potencia, eficiencia y color. Figura 9 Comparativa paneles monocristalinos frente a policristalinos 15 3. Paneles de película delgada o amorfos. Se fabrican depositando capas delgadas de material fotovoltaico sobre un soporte, que puede ser vidrio, plástico o metal. Los materiales más utilizados son el silicio amorfo, el telururo de cadmio (CdTe) y el seleniuro de cobre, indio y galio (CIGS). Su eficiencia es menor que los paneles de silicio cristalino (hasta el 12%) pero la posibilidad de adaptarlos a formas curvas o integrarlos en edificios, junto con su menor precio, los hace más versátiles. En Figura 10 se muestran algunas aplicaciones de estos paneles. 15 Carlos, «Paneles solares policristalinos, ¿qué son y cómo funcionan?», Rincón de la Tecnología (blog), 3 de agosto de 2022, https://rincondelatecnologia.com/paneles-solares-policristalinos-que-son-y-como-funcionan/. 31 Dimensionamiento de una planta de producción de hidrógeno verde Figura 10 Paneles solares amorfos 16 4. Paneles de alta eficiencia. Son los de tecnología más avanzada y de mayor coste. Incluyen células solares de heterounión (HJT) que combinan capas monocristalinas y amorfa. Actualmente son los paneles con mayor eficiencia, alcanzando el 25% lo que los hace deseables en aplicaciones en espacios muy reducidos o especializados. No obstante, su alto coste restringe el tipo de aplicaciones en los que está justificado su uso. En Figura 11 hay un ejemplo de panel HJT. Figura 11 Características panel solar HJT17 16 «Amorphous Silicon Solar Cells - Panasonic #11 | DigiKey», accedido 14 de agosto de 2024, https://www.digikey.in/en/producthighlight/p/panasonic/amorphous-silicon-solar-cells. 17 «Sunket HJT Solar Panel Advantages & Practical Application Analysis - Sunket», 5 de septiembre de 2022, https://sunketpower.com/de/sunket-hjt-solar-panel-advantages-practical-application-analysis/. 32 Dimensionamiento de una planta de producción de hidrógeno verde 2.3 Convertidor DC-DC Los convertidores DC-DC son dispositivos electrónicos 18 que convierten un nivel de tensión de corriente continua (DC) en otro nivel de tensión de corriente continua. Son ampliamente utilizados en aplicaciones industriales donde es necesario adaptar la tensión de suministro a las necesidades específicas de los circuitos o equipos. Se pueden clasificar en los siguientes tipos: • Reductor (Buck). Hace que la tensión en la salida sea menor que en la entrada. • Elevador (Boost). Aumenta el voltaje de la salida respecto a la entrada. • Buck-boost. Permite tanto reducer como ampliar la tensión de salida respecto a la entrada. • Ćuk. Similar al Buck-boost con la diferencia de que invierte la polaridad de la salida. Los parámetros más importantes son: • Rango de voltaje de entrada. Indica los niveles de tensión de entrada que el convertidor puede manejar. • Voltaje de salida. Es el voltaje al que el convertidor reduce o aumenta el voltaje de la entrada. Algunos convertidores permiten ajustar este valor. • Intensidad de salida. Indica la corriente máxima que el convertidor puede suministrar al circuito de salida. • Eficiencia. Es la relación entre la potencia de salida y la potencia de entrada, expresada en porcentaje. Una mayor eficiencia significa menos pérdida de energía en forma de calor. • Potencia de salida. La cantidad de potencia que el convertidor puede entregar a la carga. • Frecuencia de Conmutación: Es la velocidad a la que los transistores de conmutación del convertidor cambian de estado. Afecta la eficiencia y la cantidad de ruido que genera el convertidor. • Regulación de Voltaje: Indica la capacidad del convertidor para mantener un voltaje de salida constante a pesar de variaciones en la entrada o en la carga. • Protecciones: Los convertidores industriales a menudo incluyen protecciones contra sobretensión, sobrecorriente, sobretemperatura y cortocircuitos. 18 Muhammad Rashid y Muhammad H. Rashid, Power electronics handbook, Fourth edition. (Oxford, England ; Butterworth-Heinemann, 2018). 33 Dimensionamiento de una planta de producción de hidrógeno verde En Figura 12 se muestra una hoja de características de un convertidor DC-DC: Figura 12 Hoja de características INGECON H2 D6000 19 2.4 Conexión a la red eléctrica En una planta de producción de hidrógeno verde que se conecte a la red eléctrica, es esencial considerar la infraestructura necesaria para gestionar el flujo de energía entre la red y los sistemas de la planta. En la Figura 13 están representadas las conexiones entre los equipos necesarios para conectar los electrolizadores y el campo fotovoltaico a la red eléctrica: Figura 13 Esquema general de las conexiones a la red eléctrica 19 «ingecon-h2-d-lyzer-en.pdf», s. f. 34 Dimensionamiento de una planta de producción de hidrógeno verde Siguiendo la dirección de las flechas se aprecia el flujo de energía eléctrica. Habría dos situaciones: • Situación 1, representada por flechas verdes: El campo fotovoltaico es capaz de alimentar el electrolizador, siguiendo las flechas negras, y el excedente se lleva a través de un inversor DC-AC y del transformador a la red eléctrica. • Situación 2, representada por flechas naranjas: El campo fotovoltaico no es capaz de proporcionar toda la energía al electrolizador por lo que hay que sacar energía de la red eléctrica para completar el consumo del electrolizador. En este caso la energía sale de la red, pasa por el transformador AC-AC y el rectificador AC-DC y llega al convertidor DC-DC que alimentará el electrolizador. 2.4.1 Transformador Lo primero que se debe conectar a la red eléctrica es un transformador. Los transformadores son dispositivos que se utilizan en este caso para reducir el voltaje de alta tensión al voltaje de trabajo la planta o aumentar el voltaje de la electricidad producida en el campo solar hasta el voltaje de la red eléctrica. Los transformadores trabajan aplicando los principios de inducción electromagnética para subir o bajar el voltaje. Consisten en un núcleo ferroso y un devanado primario y otro secundario conectados a él. Cuando un devanado recibe corriente alterna produce un campo magnético en el núcleo ferroso. Entonces este campo magnético induce en el devanado secundario una corriente eléctrica. La relación entre los voltajes de estas corrientes dependerá del número de vueltas en cada uno de los devanados. En la Figura 14 esta representado el esquema de un transformador. En el Up y Us son el voltaje en el primario y en el secundario, respectivamente, y Np y Ns el número de vueltas en los devanados. Típicamente el devanado primario es el que tiene mas vueltas y, por tanto, más voltaje. Figura 14 Ilustración de transformador 20 La ecuación que relaciona estos valores es la siguiente: 𝑈𝑝·𝑁𝑝=𝑈𝑠·𝑁𝑠 20 Física Ilustrada, «Física Ilustrada: Transformador», Física Ilustrada (blog), 24 de marzo de 2017, https://fisicailustrada.blogspot.com/2017/03/transformador.html. 35 Dimensionamiento de una planta de producción de hidrógeno verde 2.4.2 Rectificador Un rectificador industrial es un dispositivo utilizado en aplicaciones industriales para convertir corriente alterna (CA) en corriente continua (CC). En la Figura 15 se muestra su funcionamiento. Figura 15 Esquema de rectificador 21 El principio de funcionamiento de un rectificador se basa en diodos, que son dispositivos electrónicos que solo dejan pasar la corriente en un sentido, por lo que transformarían la corriente alterna en corriente continua pulsada. Colocando cuatro diodos en la configuración que se ve en el diagrama y añadiendo un condensador (C) y un regulador de voltaje se consigue que la corriente que recibe la carga sea continua. 2.4.3 Inversor Un inversor industrial es un dispositivo electrónico que convierte corriente continua (DC) en corriente alterna (AC). El principio básico de funcionamiento de un inversor industrial se basa en la conmutación electrónica de semiconductores de potencia, como transistores o tiristores. Estos componentes abren y cierran rápidamente en secuencia, lo que permite la conversión de la corriente continua en una onda alterna. Este proceso se logra mediante un circuito llamado "puente inversor", que puede ser un puente en H o un puente completo, dependiendo del diseño del inversor. 21 «¿Qué es un puente rectificador de diodos? Estructura y funcionamiento», accedido 20 de agosto de 2024, https://solectroshop.com/es/blog/que-es-un-puente-rectificador-de-diodos-estructura-y-funcionamiento-n68. 36 Dimensionamiento de una planta de producción de hidrógeno verde Figura 16 Esquema de inversor de puente completo 22 En la Figura 16 se muestra un diagrama de un inversor de puente completo. Se alimenta desde el lado izquierdo con V_DC y obtenemos corriente alterna V_ab. D1, D2, D3 y D4 son diodos que evitan el paso de corriente en la dirección contraria a ellos y S1, S2, S3, S4 son transistores que se abrirán y cerrarán siguiendo una secuencia que consigue la corriente alterna. 2.5 Electrolizador El electrolizador es el equipo central de una planta de producción de hidrógeno verde, encargado de la electrólisis del agua. La electrólisis del agua se utiliza para separar el agua en sus componentes, el hidrógeno y el oxígeno, utilizando energía eléctrica. 𝐻2𝑂+ 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔í𝑎 𝑒𝑙é𝑐𝑡𝑟𝑖𝑐𝑎→𝐻2+1 2𝑂2 La cantidad de hidrógeno que se obtiene puede determinarse de las siguientes ecuaciones conocida la potencia eléctrica del electrolizador: 𝜂 = 𝑚󰇗𝐻2·𝑃𝐶𝐼𝐻2 𝑃𝐸𝑙𝑒𝑐𝑡𝑟𝑜𝑙𝑖𝑧 Siendo la potencia del electrolizador en MW, η la eficiencia y 𝑃𝐶𝐼𝐻2=120 𝑀𝐽/𝑘𝑔 22 «Fig. 1. Esquema Del Inversor a Puente Completo», ResearchGate, accedido 20 de agosto de 2024, https://www.researchgate.net/figure/Esquema-del-inversor-a-puente-completo_fig1_276713738. 37 Dimensionamiento de una planta de producción de hidrógeno verde Conocido la cantidad de hidrógeno producida por unidad de tiempo, se puede aplicar el balance de masa y de especies: 𝑚𝐻2𝑂=𝑚𝐻2+𝑚𝑂2 𝑛𝐻2𝑂=𝑛𝐻2+1 2·𝑛𝑂2 De esta manera está resuelto el consumo de agua del electrolizador. 2.5.1 Tipología Los electrolizadores utilizan varias tecnologías para cumplir su función, en este apartado se detallarán las más utilizadas a nivel industrial, que son los alcalinos (Alk), los de membrana de intercambio de protones (PEM) y los de celda electrolizadora de óxidos sólidos (SOEC). 23 2.5.1.1 Alcalino Un electrolizador alcalino (ALK) separa el agua en sus elementos constituyentes, hidrógeno y oxígeno, utilizando electrolito. Para grandes escalas de producción de hidrógeno limpio esta tecnología es la principal candidata. Los electrolizadores ALK utilizan un electrolito alcalino con PH > 7, siendo típicamente utilizadas disoluciones de base líquida de NaOH y KOH. Las semirreacciones que se dan son las siguientes: • Reacción anódica: 2𝑂𝐻− →𝐻2𝑂+1 2𝑂2(𝑔)+2𝑒− • Reacción catódica: 2𝐻2𝑂(𝑙)+2𝑒−→𝐻2(𝑔)+2𝑂𝐻− 23 «Dincer y Ishaq - 2022 - Hydrogen Production Methods.pdf», s. f. 38 Dimensionamiento de una planta de producción de hidrógeno verde En Figura 17 se encuentra representada la configuración de un electrolizador alcalino: Figura 17 Esquema de electrolizador alcalino24 Este tipo de electrolizadores presentan algunas ventajas: • Tienen un costo menor de capital debido a que no requieren catalizadores compuestos de metales preciosos como el platino o el iridio. • El coste de operación es menor ya que su funcionamiento no se basa en membranas poliméricas y por tanto no necesita su recambio periódico. • Tienen una vida útil más larga en general, debido a que los componentes están menos sujetos a degradación mecánica, ya que pueden funcionar a menor presión. • Como funcionan sin membrana, elemento muy delicado, son más tolerantes a impurezas en el agua de alimentación, lo que puede reducir los requisitos de purificación del agua. • Son una tecnología más madura, con décadas de desarrollo y uso comercial, lo que conlleva una mayor confianza en su funcionamiento y rendimiento a largo plazo. • El diseño y la operación del sistema son más simples, lo que facilita el mantenimiento y la escalabilidad. 24 «Dincer y Ishaq - 2022 - Hydrogen Production Methods.pdf». 39 Dimensionamiento de una planta de producción de hidrógeno verde 2.5.1.2 PEM Un electrolizador de membrana de intercambio de protones (PEM) separa el agua en sus elementos constituyentes, hidrógeno y oxígeno, utilizando electrolitos ácidos. En el ánodo el agua se oxida para generar oxígeno, electrones y protones. Los protones pasan por la membrana hasta el cátodo donde se reducen con los electrones, produciéndose el hidrógeno deseado, que es recogido. Se dan las siguientes reacciones: • Reacción anódica: 𝐻2𝑂 → 2𝐻++1 2𝑂2(𝑔)+2𝑒− • Reacción catódica: 2𝐻++2𝑒−→𝐻2(𝑎𝑞) En la Figura 18 se encuentra representado un electrolizador de membrana polimérica: Figura 18 Esquema de electrolizador PEM25 25 «Dincer y Ishaq - 2022 - Hydrogen Production Methods.pdf». 46 Dimensionamiento de una planta de producción de hidrógeno verde 2.6 Agua de alimentación En la producción de hidrógeno mediante electrólisis es muy importante contar un un suministro suficiente y estable de agua, ya que esta tiene un papel fundamental al ser la materia prima del proceso. Además, este agua de alimentación debe tener una pureza suficiente para no dañar los electrolizadores. El suministro de agua necesario puede tener distintos orígenes: • Agua subterránea. • Agua de superficie (ríos, lagos o embalses). • Agua proveniente de estaciones de tratamiento de aguas residuales. • Agua de mar. Actualmente el agua limpia es un bien escaso que debe reservarse para el abastecimiento de la población. Teniendo en cuenta la creciente producción de hidrógeno a nivel mundial, es conveniente que el agua empleada en producción de hidrógeno sea de fuentes menos limpias, como puede ser el agua del mar. Para cumplir los requerimientos necesarios el agua debe ser tratada utilizando diferentes procesos, como puede ser: • Filtrado básico. • Descalcificación. • Ósmosis inversa. • Desionización. • Evaporación. De esta manera, se consigue que el agua resultante sea óptima para el proceso de electrólisis, comúnmente denomida ultrapure. La inversión en los equipos de tratamiento es indispensable ya que a largo plazo influye directamente en evitar gastos de mantenimiento y alargar la vida útil de la batería de electrolizadores. Los niveles específicos de pureza del agua dependen del electrolizador que se vaya a utilizar. Típicamente los electrolizadores PEM exigen que el agua tenga una conductividad menos de 0,1 μS/cm mientras que los electrolizadores alcalinos pueden trabajar con agua con coductividad menor a 1 μS/cm. En la Figura 22 se recogen los requisitos de las calidades de agua. 47 Dimensionamiento de una planta de producción de hidrógeno verde Figura 22 Requisitos típicos del agua para electrolizadores TDS: sólidos totales disueltos TOC: Carbono orgánico total 36 El organismo de normalización ASTM International publica la norma D1193-91-Tipo I que rige los requisitos del agua para reacciones. 37 2.7 Salida de productos El hidrógeno, una vez producido, puede estar a diferentes condiciones dependiendo del proceso que se haya seguido. Por tanto, para enviarlo a sus diversos destinos es posible que haya que utilizar alguno de los siguientes procesos: • Compresión: El hidrógeno se suele comprimir hasta los 700 bares como máximo. Aquí será muy importante saber cuál es el usuario final para evitar desperdiciar energía en compresiones innecesarias. • Estado líquido: Para transportar el hidrógeno puede ser necesario licuarlo y así reducir su volumen. Es un proceso energéticamente muy intensivo, ya que hay que comprimirlo a muy altas presiones y bajar su temperatura hasta temperaturas cercanas al cero absoluto. • Transformación en amoníaco: Para transportar hidrógeno largas distancias donde el coste de licuarlo y mantenerlo líquido no esté justificado, se opta por unir el hidrógeno a nitrógeno para obtener amoníaco, lo que facilita enormemente su transporte. Posteriormente cuando haya llegado al destino se revierte este proceso. • Transformación en otros compuestos: Se puede hacer este mismo proceso para transformarlo en metanol, otros e-fuels o Portadores Líquidos Orgánicos de Hidrógeno (LOHC), que son compuestos capaces de captar el hidrógeno y liberarlo cuando se desee. 36 Matjaž Matošec, «Hydrogen from Seawater: Challenges and Solutions», Hydrogen Tech World.Com (blog), 7 de agosto de 2024, https://hydrogentechworld.com/hydrogen-from-seawater-challenges-and-solutions. 37 «Standard Specification for Reagent Water», accedido 16 de agosto de 2024, https://www.astm.org/d1193-99e01.html. 48 Dimensionamiento de una planta de producción de hidrógeno verde Una vez hechos estos procesos puede ser necesario el transporte del hidrógeno. Los métodos más comunes son: • Gaseoductos: El hidrógeno se transporta en estado gaseoso a través de tuberías o conductos especiales para gases adaptados al hidrógeno. Suele transportarse a una presión de entre 10 y 30 bares, aunque a veces puede llegar a los 70 bares. • Camiones o trenes: El hidrógeno puede transportarse por tierra en estado gaseoso en cisternas presurizadas entre 200 y 700 bares o en estado líquido dentro de cilindros o contenedores cargados sobre el medio de transporte que limiten el flujo de calor para evitar la evaporación. Se puede transportar más cantidad en forma líquida que en forma gaseosa, pero los costes de mantenerlo en ese estado aumentan. • Buques especializados: El transporte de hidrógeno utiliza barcos especializados para situaciones de larga distancia donde los gaseoductos no son viables. En ellos el hidrógeno se encuentra licuado o unido a otros elementos formando compuestos como el amoníaco, el metanol o Portadores Líquidos Orgánicos de Hidrógeno (LOHC). De esta manera se puede transportar en grandes cantidades al encontrarse en estado líquido a grandes distancias. Los usos más comunes del hidrógeno son: • Industria química: El hidrógeno es materia prima muy común en la industria química debido a su versatilidad. Unido al carbono, que puede venir del CO2, se puede producir casi cualquier hidrocarburo, lo que lo hace indispensable en refinerías. También es materia prima para la producción de amoniaco, mayormente utilizado en la producción de fertilizantes. • Industria metalúrgica: Se puede utilizar hidrógeno como agente reductor para quitar el oxígeno de los productos de la industria metalúrgica, sustituyendo al carbono. • Combustible: La pila de combustible, representada en la Figura 23, hace reaccionar el hidrógeno con el oxígeno atmosférico produciendo una corriente eléctrica, emitiendo únicamente vapor de agua como residuo. Esta corriente eléctrica puede aprovecharla un motor eléctrico para propulsar vehículos, como camiones, coches o barcos. Figura 23 Pila de combustible 38 38 «Pilas de Combustible - Centro Nacional del Hidrógeno», accedido 20 de agosto de 2024, https://www.cnh2.es/pilas-de-combustible/. 49 Dimensionamiento de una planta de producción de hidrógeno verde • Combustible sintético: El término combustibles sintéticos se refiere a un conjunto de combustibles basados en el hdrógeno producidos mediante procesos quimicos con una fuente de carbono (CO y CO2 capturados de las corrientes de emisiones, fuentes biologicas o directamente del aire). Incluyen metano, combustible de aviones, metano y otros hidrocarburos. La principal ventaja de estos combustibles es que pueden ser usados para reemplazar a los combustiblese basados en energia fosil tradicionales y en muchos casos pueden ser usados directamente como sustitutos. Los combustibles producen emisiones de CO2 al quemarse, pero en su producción consumen esa misma cantidad de CO2 por lo que en principio es un balance de cero emisiones. • Almacenamiento de energía: Disponer de una reserva de hidrógeno almacenado permite tener un flujo de energía eléctrica a demanda utilizando una pila de combustible. Esto puede utilizarse para tener energía en lugares remotos y para estabilizar la red eléctrica suministrádole energía en momentos puntuales con bajo tiempo de respuesta. Todo este apartado está resumido gráficamente en la Figura 24. Figura 24 Transformación, transporte y usos finales del hidrógeno 39 39 «Hydrogen», accedido 20 de agosto de 2024, https://www.irena.org/Energy-Transition/Technology/Hydrogen. 50 Dimensionamiento de una planta de producción de hidrógeno verde 3 CASOS DE ESTUDIO n este capítulo se van a estudiar plantas de producción de hidrógeno verde mediante electrolizadores utilizando energía de origen renovable ya realizadas o en proyecto. Se pretende así dar contexto y una visión global de este sector energético en crecimiento. Los ejemplos tomados están localizados en distintos puntos geográficos con condiciones diversas. Se han incluido los datos de inversión, capacidad de producción y de energía renovable, tecnología de electrolizador, etc que se encontraban disponibles, además de una breve descripción de cada una de estas plantas. Posteriormente se han añadido todos los datos a una tabla para poder compararlos con mayor facilidad. 3.1 Valle andaluz del hidrógeno verde (CEPSA) Se estudiará el proyecto del Valle Andaluz de Hidrógeno Verde, consistente en la construcción de dos plantas de producción de hidrógeno, una en Cádiz y otra en Huelva. CEPSA invertirá 3000 millones de euros en la construcción de estas dos plantas, junto a otros 2000 millones de euros destinados a desarrollar una cartera de proyectos de 3 GW de energía eólica y solar. 40 Estas plantas tendrían una capacidad total de producción de 2 GW: una de 1 GW en Palos de la Frontera (Huelva) y otra de 1 GW en San Roque (Cádiz). Se espera que estas plantas en conjunto produzcan un total de 300.000 toneladas al año de hidrógeno verde. La Hoja de Ruta del hidrógeno diseñada por el Gobierno de España plantea como objetivos para 2030 la instalación de 4 GW de potencia de electrolizadores para producción hidrógeno verde, por lo que solamente estas dos plantas representarían el 50% del total. 3.2 HOASIS (TCI GECOMP) HOASIS es un conjunto de proyectos de muchos ámbitos distintos previsto para realizarse en Chile teniendo el hidrógeno verde como eje central. El objetivo es conseguir una economía circular que tome los residuos de un proceso y los considere productos para otros. La producción de hidrógeno será utilizando un electrolizador alimentado con la electricidad producida en un campo solar fotovoltaico. El campo solar tendría una capacidad de 6 GW, de los que 3 GW se llevaría el electrolizador y produciría un total de 133.000 toneladas al año de hidrógeno verde 41 . 40 «np-cepsa-invertira-3000-millones-de-euros-en-hidrogeno-verde-es.pdf», accedido 27 de marzo de 2023, https://www.cepsa.com/stfls/corporativo/FICHEROS/np-cepsa-invertira-3000-millones-de-euros-en-hidrogeno-verde-es.pdf. 41 «202210_HOASIS_ESP.pdf», accedido 27 de marzo de 2023, https://tci-gecomp.com/wpcontent/uploads/2021/05/202210_HOASIS_ESP.pdf. E 51 Dimensionamiento de una planta de producción de hidrógeno verde En la Figura 25¡Error! No se encuentra el origen de la referencia. se ve el esquema de principio de esta instalación. Figura 25 Esquema de principio HOASIS 42 3.3 HVALLESUR (TCI GECOMP) HVALLESUR es un proyecto de conversión a hidrógeno de la flota de camiones de carga forestal en la zona centro sur de Chile. Para ello se hará una instalación de un electrolizador para producir hidrógeno con la electricidad de un campo fotovoltaico. Este hidrógeno será transportado a hidrogeneras en las que los camiones repostarían. El campo solar tendría una potencia de 9 MW y alimentaría un electrolizador de 5 MW. El resto de la potencia eléctrica se utilizaría en la compresión del hidrógeno pudiendo verter el excedente a la red. Este electrolizador podría producir 416 toneladas al año de hidrógeno verde, suficiente para abastecer a 14 camiones diarios con hidrógeno suficiente para que tengan 1000 km de autonomía 43 . 42 «202210_HOASIS_ESP.pdf». 43 «HVALLESUR-26.01-V3-1.pdf», accedido 27 de marzo de 2023, https://tci-gecomp.com/wp-content/uploads/2021/02/HVALLESUR-26.01- V3-1.pdf. 52 Dimensionamiento de una planta de producción de hidrógeno verde En la Figura 26 se puede ver el esquema de principio de HVALLESUR. Figura 26 Esquema de principio HVALLESUR 44 3.4 Estudio de viabilidad (TCI GECOMP) Estudio de viabilidad que compara el coste de producción de hidrógeno a partir de agua y electricidad en base a distintas tecnologías de electrolizadores y distintas tecnologías de producción de la electricidad. Instalación de 100 MW que produciría 17.520 toneladas al año de hidrógeno. 45 3.5 Planta de hidrógeno verde de Puertollano (Iberdrola) Actualmente es la mayor planta de producción de hidrógeno verde de uso industrial de Europa. El sistema está compuesto por una planta solar fotovoltaica de 100 MW con un sistema de baterías de ion-litio para almacenamiento de energía de 20 MWh, con potencia de 5 MW. Este sistema alimentaría a un electrolizador de 20 MW en el que se generarían alrededor de 3.000 toneladas de hidrógeno al año. 46 Los 100 MW de fotovoltaica 44 «HVALLESUR-26.01-V3-1.pdf». 45 «TCI Estudio de instalación de generación de hidrógeno de 100MW.pdf», s. f. 46 IBERDROLA CORPORATIVA, «Iberdrola construye la mayor planta de hidrógeno verde para uso industrial en Europa», Iberdrola, accedido 28 de marzo de 2023, https://www.iberdrola.com/conocenos/nuestra-actividad/hidrogeno-verde/puertollano-planta-hidrogeno- verde. 53 Dimensionamiento de una planta de producción de hidrógeno verde alimentarán a los electrolizadores, además de a la planta y el excedente se verterá a la red. Este hidrógeno se utilizará en la planta anexa de Fertiberia para la producción de fertilizantes libres de emisiones. En la Figura 27 hay una ilustración de la planta de Puertollano. Figura 27 Esquema de principio de Puertollano 3.6 Planta fotovoltaica La Rioja (SOLARIG) Solarig tiene previsto la construcción de una planta de producción de hidrógeno verde situada en los municipios riojanos de Agoncillo y Arrúbal, haciendo una inversión estimada de 200 millones de euros. Constará de una fase inicial compuesta de una planta fotovoltaica de 26 MW para alimentar un electrolizador de 12 MW que produciría 1400 toneladas de hidrógeno al año. En la segunda fase se contempla que la potencia de generación de hidrógeno alcance los 100 MW. 47 3.7 Ningxia Hui, China (Baofeng Energy) El grupo minero Baofen Energy ha iniciado la construcción de una planta de energía solar fotovoltaica de 200 MW destinada a la producción de hidrógeno mediante electrolizadores de 150 MW de potencia. Según ha comunicado el proyecto tiene previsto una inversión de 1.400 millones de yuanes (alrededor de 180 millones de euros), y se prevé que genere 27.000 toneladas al año de hidrógeno. 48 47 «solarig-desarrolla-una-planta-de-produccion-de-hidrogeno-verde-en-la-rioja.pdf», accedido 10 de julio de 2023, https://solarig.com/wpcontent/uploads/2023/02/solarig-desarrolla-una-planta-de-produccion-de-hidrogeno-verde-en-la-rioja.pdf. 48 Damon Evans, «China Starts up World’s Largest Green Hydrogen Plant», Energy Voice (blog), 3 de febrero de 2022, https://www.energyvoice.com/renewables-energy-transition/384813/china-starts-up-worlds-largest-green-hydrogen-plant/. 54 Dimensionamiento de una planta de producción de hidrógeno verde 3.8 Comparativa de capacidades En la Tabla 2 se han recogido los datos de las diversas plantas para establecer una comparativa. Planta Campo Fotovoltaico (MW) Potencia del Electrolizador (MW) Producción de hidrógeno (toneladas/año) Ratio Campo FV y electrolizador (-) Prod. H2 entre potencia electrolizador (ton/año/MW) Valle andaluz del hidrógeno verde (CEPSA) 3.000 2.000 300.000 1,5 150 HOASIS (TCI GECOMP) 6.000 3.000 133.000 2 44,33 HVALLESUR (TCI GECOMP) 9 5 416 1,8 83,2 Estudio de viabilidad (TCI GECOMP) - 100 17.520 - 175,2 Planta de Puertollano (Iberdrola) 100 20 3.000 5 150 La Rioja (SOLARIG) 26 12 1.400 2,17 116,67 Ningxia Hui (Baofeng energy) 200 150 27.000 1,33 180 Tabla 2 Comparativa de capacidades de las plantas de hidrógeno verde De esta recopilación de plantas se puede confirmar la viabilidad del proyecto de dimensionamiento de una planta de producción de hidrógeno mediante electrólisis con energía renovable, visto que ya existen proyectos de magnitud similar aprobados o en construcción. Es posible extraer el orden de magnitud de la relación entre la capacidad del campo fotovoltaico instalado y la de los electrolizadores, entre 1,33 y 2,17. Se puede no tener en cuenta en este rango la planta de Iberdrola de Puertollano que tiene una relación de 5, ya que los 100 MW de fotovoltaica alimentan la planta de fertilizantes y vierten a la red eléctrica, no son solo para alimentar los electrolizadores. 55 Dimensionamiento de una planta de producción de hidrógeno verde 4 DIMENSIONAMIENTO n el proceso de dimensionamiento de una planta de producción de hidrógeno verde, se aborda el cálculo de los parámetros más importantes de la planta y la selección de equipos compatibles. 4.1 Caso base En Andalucía se consumen 200 000 ton/año de hidrógeno, el 40% de las 500 000 ton/año del consumo de España. 49 En principio es un hidrógeno de procedencia no renovable. Se propone sustituir un porcentaje de ese hidrógeno por hidrógeno verde producido en electrolizadores utilizando electricidad procedente de un campo fotovoltaico. Nos adscribiremos al proyecto de ayudas para valles de hidrógeno renovable que MITECO (Ministerio para la Transición Ecológica y el Reto Demográfico) presenta a audiencia pública destinadas a la creación de grandes valles o clústeres de hidrógeno renovable 50 . Para ello partiremos de una planta con una batería de electrolizadores de 100 MW de potencia total que trabajarían 5000 horas al año, unas 14 horas diarias. Para alimentar a esta planta se va a optar por la construcción de una planta fotovoltaica de un tamaño mayor que el del electrolizador. De esta manera, se ampliará el número de horas en el día en el que el electrolizador es capaz de funcionar con la energía generada. Para fijar el tamaño del campo fotovoltaico se ha elegido un factor de 1,5 veces la capacidad de los electrolizadores, en base a lo estudiado en el capítulo 3. En él se menciona una planta de características similares (Valle Andaluz del Hidrógeno Verde) que utiliza este factor. El conjunto de campo fotovoltaico y electrolizadores se conectarán a la red eléctrica, ya que el campo fotovoltaico no genera la energía necesaria durante todas las horas de funcionamiento de los electrolizadores. Por esta razón, para que el electrolizador cumpla las 5000 horas de funcionamiento al año impuestas será necesario que en esos momentos la energía consumida provenga de la red. Asimismo, al tener el campo fotovoltaico conectado a la red se podrá vender los excedente de energía fotovoltaica que el electrolizador no consuma en las horas centrales del día, lo que abaratará los costes de energía. Se descarta el uso de baterías ya que no es estrictamente necesario, al no ser una instalación aislada de la red eléctrica. Además, la planta tiene una capacidad tan alta que para que las baterías proporcionaran la potencia necesaria el coste económico se dispararía. 49 META_AUTORES_CREADORES_DEL_SITIO, «META_NOMBRE_DEL_PROYECTO_70», CEPSA.com, accedido 19 de agosto de 2024, http://srv20221.cepsacorp.es/es/negocios/commercial-clean-energies/hidrogeno-verde/valle-andaluz. 50 «2024 06 05 BBRR Cluster audiencia.pdf», accedido 12 de agosto de 2024, https://www.miteco.gob.es/content/dam/miteco/es/energia/files- 1/es-ES/Participacion/Documents/tr%C3%A1mite-de-audiencia-e-informaci%C3%B3n-p%C3%BAblica-del-proyecto-de-bases-reguladores- para-las-convocatorias-de-ayudas-a-valles-o-cl%C3%BAsteres-de- hidr%C3%B3geno/2024%2006%2005%20BBRR%20Cluster%20audiencia.pdf. E 62 Dimensionamiento de una planta de producción de hidrógeno verde 𝑉𝑜𝑙𝑡𝑎𝑗𝑒 𝑑𝑒 𝑢𝑛𝑎 𝑐𝑒𝑙𝑑𝑎= 𝑉𝑜𝑙𝑡𝑎𝑗𝑒 𝑑𝑒𝑙 𝑒𝑙𝑒𝑐𝑡𝑟𝑜𝑙𝑖𝑧𝑎𝑑𝑜𝑟 𝑁ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑒𝑙𝑑𝑎𝑠 𝑑𝑒𝑙 𝑠𝑡𝑎𝑐𝑘=414 𝑉 230 =1,801 𝑉 Conociendo la potencia de cada electrolizador se calcula el número de electrolizadores necesarios para alcanzar 100 MW de potencia: 𝑁ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑒𝑙𝑒𝑐𝑡𝑟𝑜𝑙𝑖𝑧𝑎𝑑𝑜𝑟𝑒𝑠= 𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑝𝑙𝑎𝑛𝑡𝑎 𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑝𝑜𝑟 𝑒𝑙𝑒𝑐𝑡𝑟𝑜𝑙𝑖𝑧𝑎𝑑𝑜𝑟=100 𝑀𝑊 2,134 𝑀𝑊 = 46,86<47 Se utilizarán 48 electrolizadores para evitar posibles desequilibrios en la salida del hidrógeno y en la demanda de energía eléctrica en la instalación. Esta configuración se representa en la Figura 31. Figura 31 Vista de los 48 electrolizadores en planta 52 Una presión de salida de 30 barg es suficiente para el transporte de hidrógeno dentro un mismo polo industrial. El electrolizador es capaz de proporcionar esta presión, como ya se vio en su hoja de características. Si se quisiera el transporte a otros lugares podría ser necesario aumentar la presión de salida hasta los 200 barg. Con estos datos se puede calcular la producción anual de hidrógeno: 𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑐𝑖ó𝑛 𝑎𝑛𝑢𝑎𝑙 =48·5000 ℎ· 485 𝑁𝑚3 ℎ=116 400 000 𝑁𝑚3 𝑎ñ𝑜 52 «Water Electrolysers / Hydrogen Generators». 63 Dimensionamiento de una planta de producción de hidrógeno verde Se convierte a kg: 𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑐𝑖ó𝑛 𝑎𝑛𝑢𝑎𝑙 𝑑𝑒 ℎ𝑖𝑑𝑟ó𝑔𝑒𝑛𝑜=116 400 000 𝑁𝑚3 𝑎ñ𝑜 ·1 𝑘𝑔 11,12 𝑁𝑚3=10 467 625,9 𝑘𝑔 𝑎ñ𝑜 Teóricamente para producir 1kg de hidrógeno hacen falta 9 kg de agua: 𝑘𝑔 𝑑𝑒 𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑛𝑒𝑐𝑒𝑠𝑎𝑟𝑖𝑜𝑠 𝑝𝑜𝑟 𝑘𝑔 𝑑𝑒 ℎ𝑖𝑑𝑟ó𝑔𝑒𝑛𝑜: 1 𝑘𝑚𝑜𝑙 𝐻2 2 𝑘𝑔 𝐻2·1 𝑘𝑚𝑜𝑙 𝐻2𝑂 1 𝑘𝑚𝑜𝑙 𝐻2·18 𝑘𝑔 𝐻2𝑂 1 𝑘𝑚𝑜𝑙 𝐻2𝑂=9 𝑘𝑔 𝐻2𝑂 𝑘𝑔 𝐻2 Por lo tanto, el consumo teórico de agua sería: 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜 𝑑𝑒 𝑎𝑔𝑢𝑎 =9 𝑘𝑔 𝐻2𝑂 𝑘𝑔 𝐻2·10 467 625,9 𝑘𝑔 𝐻2 𝑎ñ𝑜 =94 608 233 𝑘𝑔 𝐻2𝑂 𝑎ñ𝑜 = =94 608,233 𝑚3 𝑎ñ𝑜 En el caso real, NEL declara que el consumo de agua del A485 para cada Nm3 de hidrógeno producido es: 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝑢𝑛𝑖𝑡𝑎𝑟𝑖𝑜 𝑑𝑒 𝑎𝑔𝑢𝑎=1 𝐿 𝑁𝑚3 Con este dato se halla el consumo real anual de agua de los electrolizadores: 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝑎𝑛𝑢𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑜𝑠 𝑒𝑙𝑒𝑐𝑡𝑟𝑜𝑙𝑖𝑧𝑎𝑑𝑜𝑟𝑒𝑠=1 𝐿 𝑁𝑚3· 116 400 000 𝑁𝑚3 𝑎ñ𝑜 = =116 400 000 𝐿 𝑎ñ𝑜=116 400 𝑚3 𝑎ñ𝑜 Se calcula la diferencia entre el consumo teórico o estequimétrico y el real. 𝐷𝑖𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜𝑠=𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝑎𝑛𝑢𝑎𝑙− 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜=116 400−94 608,233 =21 791,767 𝑚3 𝑎ñ𝑜 Esta diferencia entre el consumo real y el estequimétrico se debe a que en la operación de un equipo real existen procesos que no están considerados en el marco teórico. En un electrolizador alcalino parte del agua de alimentación se utiliza en el scrubber (véase apartado siguiente) para limpiar el producto de restos de electrolito. Este agua humedecerá el gas y deberá ser retirada en el secado posterior sin posible recuperación. Así se consigue dejar el producto con el grado de humedad deseado. Ahí se origina la diferencia entre el consumo de agua teórico y el real. 64 Dimensionamiento de una planta de producción de hidrógeno verde 4.2.4 Descripción del A485 El A485 es un electrolizador alcalino atmosférico compuesto por 230 celdas ensambladas en un bastidor rígido de acero. Al aplicar voltaje de corriente continua (DC) entre el primer y el último electrodo, la corriente fluye a través de las celdas, separando las moléculas de agua en hidrógeno y oxígeno gaseosos. Este electrolizador utiliza como electrolito una disolución al 25% de KOH. Cada celda está compuesta por un ánodo y un cátodo, separados por una membrana de un tejido libre de asbestos integrada en un marco de goma sintética. El hidrógeno producido en el cátodo y el oxígeno producido en el ánodo se recogen cada uno en un conducto. Figura 32 Esquema de componentes del A485 53 En la Figura 32 se muestra el esquema de los componentes internos del electrolizador A485. En él se incluyen los procesos que los productos de las celdas del stack siguen para su depuración: • Separadores gaseosos (Separators). Son dos módulos, uno para el hidrógeno y otro para el oxígeno, que separan el gas producido de los restos de electrolito. El electrolito recuperado se devuelve al bloque de celdas (Cell stack) del electrolizador. • Lavador de gases (Scrubber). Este equipo pulveriza agua sobre las corrientes de gases para eliminar posibles restos de electrolitos a la vez que los enfría. Además, este componente actúa en este equipo como tanque de agua de alimentación para el electrolizador. • Gas holder. Es un tanque de acumulación (buffer) instalado entre el lavador de gases y el compresor. • Compresor. Si es necesario el compresor eleva la presión de salida requerida por el proceso, almacenaje o transporte. • Desoxigenador (deoxidizer). Mediante un proceso catalítico se eliminan los restos de oxígeno del flujo de hidrógeno para alcanzar mayores purezas. • Secador (dryer). Este componente seca el gas hasta la humedad deseada. Está compuesto por dos torres gemelas llenas de material secante regenerable que absorbe el agua. Una vez hechos estos procesos el hidrógeno está a 30 barg y con una pureza de mas del 99%, por lo que encuentra se encuentra listo para su uso final. 53 «Water Electrolysers / Hydrogen Generators». 65 Dimensionamiento de una planta de producción de hidrógeno verde A continuación, en la Figura 33, se muestra una recreación del aspecto del electrolizador con los componentes más importantes: Figura 33 Electrolizador alcalino NEL A485 54 1. Stack de celdas del electrolizador 2. Tanque separador de hidrógeno 3. Tanque separador de oxígeno 4. Salida de hidrógeno 5. Salida de oxígeno 6. Bomba de circulación del electrolito de KOH 7. Intercambiador de calor del gas 8. Intercambiador de calor del electrolito de KOH 54 «Water Electrolysers / Hydrogen Generators». 66 Dimensionamiento de una planta de producción de hidrógeno verde 4.3 Convertidores DC-DC Teniendo en cuenta que el voltaje a la salida del campo fotovoltaico será mayor al necesario para la alimentación de la batería de electrolizadores, será necesaria la instalación de convertidores DC-DC reductores de tensión (tipo Buck). Además, estos equipos suavizan las posibles fluctuaciones en la energía entregada por el campo solar. Se utilizará el modelo H2 D6000 de INGECON, modelo diseñado para producción de hidrógeno verde mediante electrolizadores. Se adjunta su ficha técnica en el Anexo II (página 100). En la Tabla 7 se recogen los datos declarados por el fabricante. Modelo INGECON H2 D6000 Salida Rango de voltajes 300 – 1300 V Voltaje máximo 1300 V Intensidad máxima 6000 A Entrada Rango de voltajes 300 – 1300 V Voltaje máximo 1500 V Intensidad máxima 6000A Eficiencia Máxima / Euro 98.9 % / 98,5 % Tabla 7 Especificaciones INGECON H2 D6000 55 Se calcula la intensidad total necesaria para alimentar los 48 electrolizadores A485: 𝐼𝑛𝑡𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙=𝑛º 𝑑𝑒 𝑒𝑙𝑒𝑐𝑡𝑟𝑜𝑙𝑖𝑧𝑎𝑑𝑜𝑟𝑒𝑠 · 𝐼𝑛𝑡𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑚á𝑥.𝑒𝑙𝑒𝑐𝑡=48· 5150 𝐴=247 200 𝐴 Con el dato de intensidad máxima de salida del H2 D6000 se calcula: 𝑁º 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑛𝑣𝑒𝑟𝑡𝑖𝑑𝑜𝑟𝑒𝑠= 𝐼𝑛𝑡𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝐼𝑛𝑡𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑚𝑎𝑥 𝑠𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎 𝑐𝑜𝑛𝑣𝑒𝑟𝑡𝑖𝑑𝑜𝑟 =247 200 𝐴 6 000 𝐴 =41,2 𝑐𝑜𝑛𝑣𝑒𝑟𝑡𝑖𝑑𝑜𝑟𝑒𝑠 Harían falta 42 convertidores para llegar a la demanda de intensidad de la batería de electrolizadores. Teniendo en cuenta las intensidades que maneja esta instalación es recomendable aumentar el número de convertidores hasta igualar el número de electrolizadores, es decir, 48. De esta manera se puede conectar cada convertidor a un único electrolizador. Esta configuración modular se irá completando en los siguientes apartados. El diseño del resto de la planta se basará en este concepto de modularidad, que simplificará las conexiones y lo hará más robusto frente a posibles averías de uno de ellos. 55 «ingecon-h2-d-lyzer-en.pdf». 67 Dimensionamiento de una planta de producción de hidrógeno verde Se comprueba que los voltajes son compatibles, ya que el electrolizador trabaja a 414,4 V que está dentro del rango de voltajes del convertidor (300 – 1300 V). En la Figura 34 se muestra el aspecto exterior de este equipo y sus conexiones a los paneles fotovoltaicos y al electrolizador. Figura 34 Ingecon H2 D6000 56 4.4 Campo fotovoltaico En este apartado se va a dimensionar el campo fotovoltaico que alimentará los electrolizadores. Para ello se calculará el número de paneles necesarios y su configuración. 4.4.1 Características de la instalación Teniendo en cuenta que la batería de electrolizadores cuenta con 48 unidades, cada una con su propio convertidor DC-DC, se va a continuar con esta configuración modular para el campo solar, ya que se considera una ventaja a la hora de realizar los mantenimientos y en posibles averías. Cada uno de los 48 módulos seguirá el esquema de la Figura 35. Figura 35 Módulo campo solar, convertidor DC-DC y electrolizador En este esquema están incluidos los elementos que forman cada módulo: campo solar, convertidor DC-DC y electrolizador. Partiendo de las necesidades del electrolizador (2,134 MW) y conociendo la eficiencia Euro del convertidor (98,5%): 56 «INGECON H2 D-lyzer», accedido 20 de agosto de 2024, https://www.ingeteam.com/es-es/sectores/hidrogeno-verde/p15_98_712/ingeconh2-d-lyzer.aspx. 68 Dimensionamiento de una planta de producción de hidrógeno verde 𝑃𝑎𝑙𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡, 𝐷𝐶−𝐷𝐶 =𝑃𝑒𝑙𝑒𝑐𝑡 𝜂𝐷𝐶−𝐷𝐶 =2,134 0,985 =2,166 𝑀𝑊 Con ese dato y el factor de aumento del campo solar, 1,5 veces la capacidad del electrolizador calculamos la potencia necesaria de un módulo del campo solar. 𝑃𝑚ó𝑑𝑢𝑙𝑜 𝑐𝑎𝑚𝑝𝑜 𝑠𝑜𝑙𝑎𝑟 =𝑃𝑎𝑙𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡, 𝐷𝐶−𝐷𝐶 ·1,5=2,166 𝑀𝑊·1,5=3,25 𝑀𝑊 Se calcula la potencia total del campo solar: 𝑃𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑐𝑎𝑚𝑝𝑜 𝑠𝑜𝑙𝑎𝑟 =𝑛º𝑚ó𝑑𝑢𝑙𝑜𝑠 ·𝑃𝑚ó𝑑𝑢𝑙𝑜 𝑐𝑎𝑚𝑝𝑜 𝑠𝑜𝑙𝑎𝑟 =48·3,25 𝑀𝑊 =156 𝑀𝑊 4.4.2 Elección de las placas fotovoltaicas Conocidos los tipos de paneles solares existentes en el mercado se ha optado por paneles monocristalinos monofaciales. Estos paneles representan un compromiso entre paneles con mayor eficiencia, pero mayor coste como serían los bifaciales o los HJT, y los policristalinos, de peor eficiencia y menor precio. Dentro de este término medio se ha elegido al fabricante chino JINKO SOLAR, reconocido fabricante de paneles de alta eficiencia y con una fuerte red de distribución global. De la gama de productos de este fabricante se escogen paneles de la serie TIGER PRO, el modelo 72 HC 550. En el Anexo III (página 104) se adjunta la ficha técnica de los paneles de JINKO SOLAR donde está incluido este panel. JINKO SOLAR declara las siguientes características de este panel, que se recogen en Tabla 8: Modelo JINKO TIGER PRO 72 HC 550 STC NOCT Tipo Monofacial monocristalino Número de celdas 144 (6x24) Potencia máxima (Pmax) 550 Wp 409 Wp Voltaje Pmax (Vmp) 40,90 V 38,42 V Intensidad Pmax (Imp) 13,45 A 10,65 A Voltaje circ. abierto (Vca) 49,62 V 46,84 V Intens. circ. cerrado (Icc) 14,03 A 11,33 A Eficiencia 21,29 % NOCT 45 ºC Voltaje aislante (Vais) 1000 V Intensidad del fusible (Ifus) 25 A Coef temperatura Vca (dVca) -0,28 % / ºC STC Irradiancia = 1000 W/m2 Temperatura célula=25 ºC NOCT Irradiancia = 800 W/m2 Temperatura ambiente = 20 ºC Tabla 8 Especificaciones de TIGER PRO 72 HC 550 57 57 «2201212.pdf», accedido 17 de agosto de 2024, https://www.jinkosolar.com/uploads/2201212.pdf. 69 Dimensionamiento de una planta de producción de hidrógeno verde 4.4.3 Configuración del modulo de paneles solares A continuación, se establece la configuración del campo solar de uno de los 48 módulos que se repetirán en toda la planta. Para ello se calcula el número de hileras y el número de paneles de cada hilera necesarios para dar la potencia requerida por cada módulo dentro de los rangos de intensidad y voltaje de cada convertidor. Se utilizarán los datos del fabricante para los paneles solares y los convertidores DC-DC: 𝑁ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑝𝑎𝑛𝑒𝑙𝑒𝑠:𝑁𝑝,𝑇 =𝑃𝑐𝑎𝑚𝑝𝑜 𝑠𝑜𝑙𝑎𝑟 𝑃𝑚𝑎𝑥 𝑝𝑎𝑛𝑒𝑙 =3,25·106 𝑊 550𝑊=5909,1≤5910 𝑝𝑎𝑛𝑒𝑙𝑒𝑠 Considerando una temperatura ambiente máxima de 50 ºC en momentos con irradiación de 1000 W/m2 y una temperatura ambiente mínima de 0 ºC con 100 W/m2 se calcula la temperatura máxima y mínima de operación del panel solar: 𝑇𝑝=𝑇𝑎𝑚𝑏 +(𝑁𝑂𝐶𝑇−20)·𝐼 800 𝑇𝑝,𝑚𝑎𝑥 =50+(45−20)·1000 800 =81,25 °𝐶 𝑇𝑝,𝑚𝑖𝑛 =0+(45−20)·100 800 =3,25 °𝐶 Se calcula la de variación de voltaje del panel solar con la temperatura: 𝜕𝑉𝑐𝑎 𝜕𝑇 =𝑑𝑉𝑐𝑎 ·𝑉𝑐𝑎 =−0.0028·49,62=−0.1389 𝑉/°𝐶 Se calculan los voltajes máximo y mínimo que tendrá el panel solar en funcionamiento, así como el máximo que tendrá en circuito abierto: 𝑉𝑚𝑝,𝑚𝑎𝑥 =𝑉𝑚𝑝 +𝜕𝑉𝑐𝑎 𝜕𝑇 ·(𝑇𝑝,𝑚𝑖𝑛 −25)=40,90+0,1389·(25−3,125)=43,94 𝑉 𝑉𝑚𝑝,𝑚𝑖𝑛 =𝑉𝑚𝑝 +𝜕𝑉𝑐𝑎 𝜕𝑇 ·(𝑇𝑝,𝑚𝑎𝑥 −25)=40,90+0,1389·(25−81,25)=33,09 𝑉 𝑉𝑐𝑎,𝑚𝑎𝑥 =𝑉𝑐𝑎 +𝜕𝑉𝑐𝑎 𝜕𝑇 ·(𝑇𝑝,𝑚𝑖𝑛 −25)=49,62+0,1389·(25−3,125)=52,66 𝑉 Teniendo estos resultados se aplican las siguientes restricciones para determinar el número de paneles en serie (Nps) y el número de hileras (Nh): 𝑁𝑝𝑠 ·𝑉𝑚𝑝,𝑚𝑎𝑥 𝑝𝑎𝑛𝑒𝑙 <𝑉𝑚𝑝,𝑚𝑎𝑥 𝐷𝐶−𝐷𝐶 →𝑁𝑝𝑠 <1300 43,94=29,59 →𝑁𝑝𝑠 <29 𝑁𝑝𝑠 ·𝑉𝑚𝑝,𝑚𝑖𝑛 𝑝𝑎𝑛𝑒𝑙 >𝑉𝑚𝑝,𝑚𝑖𝑛 𝐷𝐶−𝐷𝐶 →𝑁𝑝𝑠 >300 33,09=9,07 →𝑁𝑝𝑠 >10 70 Dimensionamiento de una planta de producción de hidrógeno verde 𝑁𝑝𝑠 ·𝑉𝑐𝑎,𝑚𝑎𝑥 𝑝𝑎𝑛𝑒𝑙 <min (𝑉𝑎𝑖𝑠 𝑝𝑎𝑛𝑒𝑙,𝑉𝑚𝑎𝑥 𝐷𝐶−𝐷𝐶)→𝑁𝑝𝑠 <1000 52,66=18,98 →𝑁𝑝𝑠 <18 𝑁ℎ·𝐼𝑐𝑐 𝑝𝑎𝑛𝑒𝑙 <𝐼𝑚𝑎𝑥 𝐷𝐶−𝐷𝐶 →𝑁ℎ<6000 14,03 =427,66 →𝑁ℎ<427 Con estas restricciones se hallan los rangos de números enteros en los que pueden estar comprendidos el número de paneles en serie y el número de hileras: 𝑁𝑝𝑠 ∈[10,18] 𝑁ℎ∈[1,427] Se comprueba que el único par de valores enteros en esos intervalos que multiplicados resultan los 5910 paneles inicialmente calculados es: 𝑁𝑝𝑠 =15 𝑁ℎ=394 La salida del campo solar será: 𝑉𝑐𝑎𝑚𝑝𝑜 𝑠𝑜𝑙𝑎𝑟 =𝑁𝑝𝑠 ·𝑉𝑚𝑝 𝑝𝑎𝑛𝑒𝑙 =15·40,90 𝑉 =613,5 𝑉 𝐼𝑐𝑎𝑚𝑝𝑜 𝑠𝑜𝑙𝑎𝑟 =𝑁ℎ·𝐼𝑚𝑝 𝑝𝑎𝑛𝑒𝑙 =394·13,45 𝑉 =5299,3 𝐴 𝑃𝑐𝑎𝑚𝑝𝑜 𝑠𝑜𝑙𝑎𝑟 =3,251 𝑀𝑊 De estos 3,251 MW el convertidor se queda con 2,166 MW, el resto irán al inversor. Se calcula el excedente de potencia máximo que puede dar un módulo del campo solar: 𝑃𝑒𝑥𝑐,𝑚𝑎𝑥 =𝑃𝑐𝑎𝑚𝑝𝑜 𝑠𝑜𝑙𝑎𝑟 −𝑃𝑐𝑜𝑛𝑣𝑒𝑟𝑡𝑖𝑑𝑜𝑟 =3,251 𝑀𝑊−2,166 𝑀𝑊 =1,085 𝑀𝑊 La corriente que llega al convertidor con una potencia de 2,166 MW con 613,5 V tiene una intensidad de: 𝐼𝑐𝑜𝑛𝑣𝑒𝑟𝑡𝑖𝑑𝑜𝑟 =𝑃𝑐𝑜𝑛𝑣𝑒𝑟𝑡𝑖𝑑𝑜𝑟 𝑉𝑐𝑜𝑛𝑣𝑒𝑟𝑡𝑖𝑑𝑜𝑟 =2,166𝑀𝑊 613,5𝑉 =3530,6 𝐴 Con esto se tendría ya definida la configuración de placas fotovoltaicas de uno de los módulos de la planta. El resto de los módulos tendrían la misma distribución. 71 Dimensionamiento de una planta de producción de hidrógeno verde En la Figura 36 se representan las conexiones entre los equipos de uno de los 48 módulos compuesto por las 5910 placas solares, el convertidor y el electrolizador: Figura 36 Conexiones campo fotovoltaico de un módulo 4.5 Conexión a la red eléctrica El campo solar fotovoltaico no es capaz de dar la potencia necesaria para alimentar la planta durante todas las horas de funcionamiento requeridas. Por tanto, hay que aportar energía adicional en esos intervalos de tiempo. Esta energía provendrá de la red eléctrica. Además, cuando el campo solar funcione dando más potencia que la consumida por la planta, el excedente se vertirá a la red para reducir costes. Para resolver esta situación, podría valorarse la instalación de baterías que acumularan el excedente de energía producida por el campo solar y lo devolvieran en momentos de necesidad. Se descarta esta idea dada la baja capacidad de almacenamiento de las baterías actualmente y su elevado coste. 78 Dimensionamiento de una planta de producción de hidrógeno verde 4.6 Suministro de agua de refrigeración y de alimentación Para suministrar los electrolizadores con los 116 400 m3 al año de agua limpia se instalará un sistema de purificación de agua de la compañía ALFA LAVAL 68 , que consiste en un generador de agua dulce. En el Anexo VI (página 117) se adjunta la ficha técnica de este equipo. La forma de purificar el agua que tienen los sistemas de esta compañía es evaporándola en una cámara a baja presión, aprovechando el calor de refrigeración del electrolizador. Conectando el electrolizador y este generador de agua dulce existirá un circuito cerrado de tuberías de agua que transportará la energía calorífica. Figura 41 Esquema de instalación del sistema de purificación 69 Como se puede apreciar en la Figura 41, el agua de alimentación de este sistema (1) entra en la cámara de evaporación del equipo, que aumenta de temperatura con el agua caliente procedente de la refrigeración del electrolizador (2). Esto hace que se evapore entre 30 ºC y 65 ºC en un vacío de entre 75 % y 99 %, mantenido por un eyector. Los valores de temperatura y vacío exactos dependen del modelo de generador de agua dulce y de la temperatura del agua caliente del electrolizador. El vapor limpio llega a la cámara de condensación donde le transmite el calor al agua de alimentación, condensando en agua ultrapure que se bombeará al electrolizador (3). El retorno del agua no evaporada con mayor concentración de impurezas de la cámara de evaporación es devuelto a la masa inicial (4). Esta configuración permite aprovechar el calor residual del electrolizador a la vez que refrigera el electrolizador, lo que supone una gran ventaja energética. 68 «Purificación del agua para la producción de hidrógeno verde», accedido 16 de agosto de 2024, https://www.alfalaval.es/industrias/energia- e-industria/sustainablesolutions/soluciones-sostenibles/energia-limpia/hidrogeno-verde/purificacion-agua-produccion-hidrogeno-verde/. 69 «hyduo_purificacionagua_hidrogenoverde_articulotecnico.pdf», accedido 16 de agosto de 2024, https://editprd.alfalaval.com/globalassets/documents/local/spain/hyduo_purificacionagua_hidrogenoverde_articulotecnico.pdf?_t_id=GMmRhSZ4Xm sMbM6A34LoUw%3d%3d&_t_uuid=2TWHPJgJQrGsDzReAH7RYg&_t_q=hyduo&_t_tags=siteid%3af6138c09-ef87-414f-874d- e8bcf6fd81b8%2clanguage%3aes%2candquerymatch&_t_hit.id=AlfaLaval_ContentTypes_MediaTypes_GenericMedia/_e3277d08-9000- 4e7c-960e-008bbc7d4523&_t_hit.pos=1. 79 Dimensionamiento de una planta de producción de hidrógeno verde 4.6.1 Agua de refrigeración En la Figura 42 está representado el circuito de refrigeración del electrolizador, conectado al generador de agua dulce. Están incluidos las conexiones y los flujos de calor. Figura 42 Circuito de refrigeración En la Tabla 1 Comparativa de electrolizadores se ve que el electrolizador NEL A485 tiene una eficiencia del 68,1 %. Eso significa que el 31,9 % de la potencia consuminda por el electrolizador se transforma en calor que es necesario disipar: 𝐶𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑎 𝑟𝑒𝑓𝑟𝑖𝑔𝑒𝑟𝑎𝑟 𝑑𝑒𝑙 𝑒𝑙𝑒𝑐𝑡𝑟𝑜𝑙𝑖𝑧𝑎𝑑𝑜𝑟: 𝑄 =(1−𝜂𝑒𝑙𝑒𝑐𝑡)·𝑃𝑒𝑙𝑒𝑐𝑡 =(1−0,681)·2,134 𝑀𝑊 =680,75 𝑘𝑊 Para calcular el caudal de agua de refrigeración de un electrolizador se utiliza la siguiente ecuación: 𝑄[𝑘𝑊]=𝑚󰇗 [𝑘𝑔 𝑠]·𝐶𝑝,𝑎𝑔𝑢𝑎 [𝑘𝐽 𝑘𝑔·𝐾]·(𝑇𝑠𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎 −𝑇𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎)[°𝐶] 𝐶𝑝,𝑎𝑔𝑢𝑎 =4,18 𝑘𝐽 𝑘𝑔·𝐾 80 Dimensionamiento de una planta de producción de hidrógeno verde Se va a calcular el caudal másico de agua de refrigeración (dot_m). Para ello se suponen unas temperaturas del electrolito y del generador de vapor basadas en sus temperaturas de operación: 𝑇𝑓𝑢𝑛𝑐𝑖𝑜𝑛𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜,𝑒𝑙𝑒𝑐 =[70 °𝐶,100 °𝐶]→𝑇𝑒𝑙𝑒𝑐 =90 °𝐶 𝑇𝑓𝑢𝑛𝑐𝑖𝑜𝑛𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜,𝑔𝑒𝑛 =[30 °𝐶,65 °𝐶]→𝑇𝑔𝑒𝑛 =50 °𝐶 Según confirma el fabricante 70 los intercambiadores de placas de estos equipos cuentan con una eficiencia del 95 %: 𝜀𝑒𝑙𝑒𝑐𝑡 =95% 𝜀𝑔𝑒𝑛 =95% Con estos datos, las definiciones de eficiencia de intercambiadores y suponiendo que no hay pérdidas térmicas en el circuito: 𝜀𝑒𝑙𝑒𝑐𝑡 =𝑇𝑠𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎 −𝑇𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎 𝑇𝑒𝑙𝑒𝑐𝑡 −𝑇𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎 → 0,95 =𝑇𝑠𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎−𝑇𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎 90−𝑇𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎 𝜀𝑔𝑒𝑛 =𝑇𝑠𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎 −𝑇𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎 𝑇𝑠𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎 −𝑇𝑔𝑒𝑛 → 0,95=𝑇𝑠𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎 −𝑇𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎 𝑇𝑠𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎 −50 Se consiguen las temperaturas de entrada y salida al electrolizador: 𝑇𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎 =51,9 °𝐶 𝑇𝑠𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎 =88,1 °𝐶 Se calcula el caudal de agua de refrigeración de un electrolizador con la ecuación anterior: 680,75[𝑘𝑊]=𝑚󰇗 [𝑘𝑔 𝑠]·4,18[𝑘𝐽 𝑘𝑔·𝐾]·(88,1−51,9)[°𝐶] 𝑚󰇗𝑒𝑙𝑒𝑐𝑡 =4,5 𝑘𝑔/𝑠 70 «Recuperación del calor residual», accedido 20 de agosto de 2024, https://www.alfalaval.es/industrias/energia-e- industria/sustainablesolutions/soluciones-sostenibles/eficiencia-energetica/recuperacion-calor-residual/. 81 Dimensionamiento de una planta de producción de hidrógeno verde Se calcula el caudal total necesario para refrigeración de todos los electrolizadores: 𝑚󰇗𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 =48 𝑒𝑙𝑒𝑐𝑡𝑟𝑜𝑙𝑖𝑧𝑎𝑑𝑜𝑟𝑒𝑠 · 𝑚󰇗𝑒𝑙𝑒𝑐𝑡 =48· 4,5 𝑘𝑔 𝑠=216 𝑘𝑔 𝑠 4.6.2 Agua de alimentación ALFA LAVAL oferta los siguientes aparatos: HyDuo Aqua y HyDuo MEP. Sus características están recogidas en la Tabla 11. Modelo HyDuo Aqua HyDuo MEP Producción diaria 60 m3/día 2000 m3/día Producción horaria 2,5 m3/hora 83,33 m3/hora Tabla 11 Características de los generadores de agua dulce de ALFA LAVAL 71 Para dimensionar los equipos generadores de agua dulce debe conocerse el consumo de agua por hora de los electrolizadores: 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝑑𝑒 𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑑𝑢𝑙𝑐𝑒 𝑝𝑜𝑟 𝑒𝑙𝑒𝑐𝑡𝑟𝑜𝑙𝑖𝑧𝑎𝑑𝑜𝑟=485 𝑁𝑚3 ℎ· 1 𝐿 𝑁𝑚3=485 𝐿 ℎ=0,485 𝑚3 ℎ 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 ℎ𝑜𝑟𝑎𝑟𝑖𝑜 𝑑𝑒 𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑑𝑢𝑙𝑐𝑒 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙=48 𝑒𝑙𝑒𝑐𝑡· 485 𝑁𝑚3 ℎ· 1 𝐿 𝑁𝑚3=23 280 𝐿 ℎ=23,28 𝑚3 ℎ El modelo HyDuo MEP produce 83,3 m3 por hora, lo que estaría demasiado sobredimensionado para las necesidades de esta planta. Se opta entonces por el modelo HyDuo Aqua, con una capacidad de 2,5 m3/h, del que harán falta 10 unidades. Estas 10 unidades tendrán una capacidad de producción total de 25 m3/h que cubre las necesidades de 23,28 m3/h de la planta. Esta configuración proporciona la ventaja de que, al no ser un solo equipo, las operaciones de mantenimiento y reparación de equipos individuales no paralizarían la planta al completo. Estos 10 equipos no formarán parte de la agrupación modular de los electrolizadores, sino que estarán agrupados en una sola estación de depuración de agua que alimentará a todos estos módulos. 71 «Purificación del agua para la producción de hidrógeno verde», accedido 23 de agosto de 2024, https://www.alfalaval.es/industrias/energia- e-industria/sustainablesolutions/soluciones-sostenibles/energia-limpia/hidrogeno-verde/purificacion-agua-produccion-hidrogeno-verde/. 82 Dimensionamiento de una planta de producción de hidrógeno verde En la Figura 43 se puede ver el aspecto de uno de estos equipos. Figura 43 Alfa Laval HyDuo Aqua 72 El fabricante declara en la hoja de características que del total del agua que entra al equipo de la masa inicial el 25 % es el que se evapora y se envía al electrolizador. El resto no evaporado se devulve a la masa inicial. Se calculan estos dos caudales: 𝐶𝑎𝑢𝑑𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑏𝑟𝑢𝑡𝑎=𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 ℎ𝑜𝑟𝑎𝑟𝑖𝑜 𝑑𝑒 𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑑𝑢𝑙𝑐𝑒 𝑃𝑜𝑟𝑐𝑒𝑛𝑡𝑎𝑗𝑒 𝑑𝑒 𝑒𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 =23,28𝑚3ℎ ⁄ 0,25 =93,12 𝑚3 ℎ 𝐶𝑎𝑢𝑑𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑑𝑒 𝑑𝑒𝑠𝑒𝑐ℎ𝑜=𝐶𝑎𝑢𝑑𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑏𝑟𝑢𝑡𝑎· (1 − 𝑃𝑜𝑟𝑐𝑒𝑛𝑡𝑎𝑗𝑒 𝑑𝑒 𝑒𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛) =93,12 𝑚3 ℎ·(1−0,25)=69,84 𝑚3 ℎ 72 «Purificación del agua para la producción de hidrógeno verde». 83 Dimensionamiento de una planta de producción de hidrógeno verde 4.7 Modos de operación y eficiencias globales Esta planta puede alimentar a los electrolizadores con energía proveniente de dos fuentes independientes: energía solar fotovoltaica y energía de la red. De modo preferente se usará la energía solar y se utilizará la energía de la red cuando la energía solar no sea suficiente. Estos modos son por tanto independientes, pero han de trabajar conjuntamente en ciertos periodos de tiempo a lo largo de cada jornada. La duración de la jornada puede ser variable a lo largo del año, haciéndolas más largas en verano y más cortas en invierno para aprovechar mejor las horas de luz solar. Estos modos de operación están representados en la Figura 44. Figura 44 Modos de operación de la planta Los electrolizadores alcalinos pueden apagarse completamente dejando que se enfríe el electrolito o mantenerse en modo espera con un cierto consumo eléctrico que mantenga el electrolito a temperatura de operación. Esto permite el arranque en pocos minutos. El arranque desde frío puede llevar hasta una hora debido debido a que hay que calentar el electrolito hasta la temperatura de trabajo (~ 90ºC). El electrolizador NEL A485 puede trabajar con una producción entre el 15% y el 100% de la producción máxima, por lo que existe la posibilidad de reducir la producción hasta el 15% sin realizar una parada. Esto podría utilizarse cuando no se quiera arrancar y parar el sistema entre jornadas de operación o cuando no se quiera consumir tanta potencia de la red, reduciendo así los costes de energía. Cuando el electrolizador se alimenta con energía fotovoltaica la eficiencia global será solamente la eficiencia del electrolizador A485 de Nel y la de convertidor H2 D6000 de INGECON multiplicadas, ya que la energía solo pasa por estos dos equipos. Cuando la energía de alimentación provenga de la red eléctrica, habrá que añadir las eficiencias del rectificador y del transformador. Se calculan las eficiencias de la planta cuando los electrolizadores se alimentan con energía fotovoltaica y cuando se alimentan con energía de la red: 𝜂𝑓𝑜𝑡𝑜𝑣𝑜𝑙𝑡𝑎𝑖𝑐𝑎 =𝜂𝑒𝑙𝑒𝑐𝑡𝑟𝑜𝑙𝑖𝑧𝑎𝑑𝑜𝑟 ·𝜂𝑐𝑜𝑛𝑣𝑒𝑟𝑡𝑖𝑑𝑜𝑟 =0,681·0,985 =0,671 𝜂𝑟𝑒𝑑 𝑒𝑙é𝑐𝑡𝑟𝑖𝑐𝑎 =𝜂𝑒𝑙𝑒𝑐𝑡𝑟𝑜𝑙𝑖𝑧𝑎𝑑𝑜𝑟 ·𝜂𝑐𝑜𝑛𝑣𝑒𝑟𝑡𝑖𝑑𝑜𝑟 ·𝜂𝑟𝑒𝑐𝑡𝑖𝑓𝑖𝑐𝑎𝑑𝑜𝑟 ·𝜂𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑓𝑜𝑟𝑚𝑎𝑑𝑜𝑟 =0,681·0,985·0,994·0,99=0,660 La eficiencia global de la planta se encontrará entre estos dos valores, y su valor específico dependerá del reparto de horas que la planta funcione con energía fotovoltaica y con energía de la red. 84 Dimensionamiento de una planta de producción de hidrógeno verde 4.8 Recopilación de resultados En este apartado se incluyen de manera conjunta los dimensionamientos de los equipos de la planta. En la Figura 45 se representa la planta al completo con los equipos y las corrientes de materia y de energía. Los equipos aparecen nombrados con letra E, las corrientes de materia con letra C y las corrientes de energía con letra P. En la Tabla 12 se encuentran recogidas las descripciones y datos relevantes de estos elementos. Figura 45 Distribución general de la planta 85 Dimensionamiento de una planta de producción de hidrógeno verde Equipos Descripción Datos relevantes E1 Campo solar de 5910 paneles ordenados en 394 hileras de 15 paneles por hilera. JINKO SOLAR TIGER PRO 72 HC 550 Panel Campo Potencia 550 Wp 3,25 MW Voltaje 40,90 V 613,5 V Intensidad 13,45 A 5299,3 A E2 Electrolizador alcalino atmosférico. NEL A485 Producción máxima de hidrógeno 485 Nm3/h Consumo de energía 4,4 kWh/Nm3 Consumo de agua 1 L/Nm3 Intensidad máxima 5150 A Presión de hidrógeno a la salida 1 – 200 barg E3 Estación de generadores de agua dulce. 10 unidades de ALFA LAVAL HyDuo Aqua Producción horaria por equipo 2,5 m3/hora Producción horaria total 25 m3/hora % de evaporación 25 % Temperatura de operación 30 – 65 ºC E4 Convertidor DC-DC. INGECON H2 D6000 Salida Voltaje 300 – 1300 V Voltaje máximo 1300 V Intensidad máxima 6000 A Entrada Voltaje 300 – 1300 V Voltaje máximo 1500 V Intensidad máxima 6000 A Eficiencia Máxima / Euro 98,9 % / 98,5 % E5 Rectificador AC-DC. INGECON H2 FSK E6000 Salida Voltaje 350 – 1300 V Voltaje máximo 1300 V Intensidad máxima 6000 A Entrada Voltaje 20 – 36 kV Eficiencia 99,4 % E6 Inversor AC-DC. INGECON SUN FSK serie B 1275 Potencia máxima 1,275 MW Voltaje máximo a la entrada 1000 V Voltaje a la salida 36 kV Eficiencia 99,4 % E7 Transformador AC-AC. Por encargo a Siemens y a medida. Potencia mínima 104,62 MW Voltaje primario 220 kV Voltaje secundario 36 kV Corrientes de materia Descripción Datos relevantes C1 Agua de alimentación del electrolizador Composición Agua Ultrapure Caudal 0,485 m3/h C2 Producción de hidrógeno del electrolizador Composición Hidrógeno purificado Flujo 485 Nm3/h 43,62 kg/h C3 Producción de oxígeno del electrolizador Composición Oxígeno Flujo 242,5 Nm3/h 346,43 kg/h 86 Dimensionamiento de una planta de producción de hidrógeno verde C4 Agua fría de refrigeración del electrolizador Composición Agua Caudal 4,5 kg/s Temperatura 51,9 ºC C5 Agua caliente de refrigeración del electrolizador Composición Agua Caudal 4,5 kg/s Temperatura 88,1 ºC C6 Producción de agua en el generador de agua dulca Composición Agua Ultrapure Caudal 23,28 m3/h C7 Agua fría para refrigeración de electrolizadores Composición Agua Caudal 216 kg/s Temperatura 51,9 ºC C8 Agua caliente de refrigeración de electrolizadores Composición Agua Caudal 216 kg/s Temperatura 88,1 ºC C9 Alimentación de agua para el generador de agua dulce Composición Agua bruta Caudal 93,12 m3/h C10 Agua no evaporada del generador de agua dulce Composición Agua bruta Caudal 69,84 m3/h Corrientes de energía Descripción Datos relevantes P1 Alimentación electrolizador. Corriente continua. Potencia 2,134 MW Voltaje 414,4 V Intensidad 5150 A P2 Alimentación del convertidor desde el campo solar. Corriente continua Potencia 2,166 MW Voltaje 613,5 V Intensidad 3530,6 A P3 Alimentación del convertidor desde el rectificador. Corriente continua. Potencia 2,166 MW Voltaje 613,5 V Intensidad 3530,6 A P4 Alimentación del rectificador. Corriente alterna. Potencia 2,179 MW Voltaje 36 kV Intensidad 60,53 A P5 Excedente del campo solar máximo. Corriente continua. Potencia 1,085 MW Voltaje 613,5 V Intensidad 1768,54 A P6 Salida del inversor. Corriente alterna. Potencia 1,078 MW Voltaje 36 kV Intensidad 29,94 A P7 Alimentación de la planta desde el transformador. Corriente alterna. Potencia 104,59 MW Voltaje 36 kV Intensidad 2905,28 A P8 Alimentación del transformador desde la red eléctrica. Corriente alterna. Potencia 105,65 MW Voltaje 220 kV Intensidad 480,23 A 87 Dimensionamiento de una planta de producción de hidrógeno verde P9 Vertido de excedente de la planta al transformador. Corriente alterna. Potencia 51,74 MW Voltaje 36 kV Intensidad 1 437,22 A P10 Vertido de excedente de la planta a la red eléctrica. Corriente alterna. Potencia 51,22 MW Voltaje 220 kV Intensidad 232,82 A Tabla 12 Recopilación de resultados En la Tabla 13 se recogen las eficiencias de la planta. Se utilizará la eficiencia fotovoltaica cuando los electrolizadores estén alimentados con energía del campo solar y se utilizará la eficiencia de la red cuando la energía provenga de la red eléctrica. La eficiencia real de la planta se encontrará entre esos dos valores dependiendo de cuántas horas se trabaje en un modo u otro. Modo de funcionamiento Eficiencia de la planta Modo fotovoltaico 0,671 Modo de la red 0,660 Tabla 13 Eficiencias de la planta En la Tabla 14 se recogen los consumos de los electrolizadores: energía eléctrica, agua bruta y agua Ultrapure de la planta. Estos consumos se proporcionan en consumos por hora, en una jornada de funcionamiento (entorno a 14 horas) y en un año de funcionamiento (5000 horas). Se recogen también las producciones de hidrógeno y oxígeno para esos mismos períodos de tiempo. CONSUMO HORARIO DÍA (~14 HORAS) AÑO (5000 HORAS) Energía eléctrica de los electrolizadores 102,43 MWh 1 434,05 MWh 512 160 MWh Agua bruta 93,12 m3 1 303,68 m3 465 600 m3 Agua Ultrapure 23,28 m3 325,92 m3 116 400 m3 PRODUCCIÓN HORARIA DÍA (~14 HORAS) AÑO (5000 HORAS) Hidrógeno 2 093,76 kg 29 312,64 kg 10 468 800 kg Oxigeno 16 628,64 kg 232 800,96 kg 83 143 200 kg Tabla 14 Consumos y producciones totales de la planta 94 Dimensionamiento de una planta de producción de hidrógeno verde 95 Dimensionamiento de una planta de producción de hidrógeno verde 7 ANEXOS 7.1 Anexo I - Ficha técnica electrolizador A485 de NEL 96 Dimensionamiento de una planta de producción de hidrógeno verde 97 Dimensionamiento de una planta de producción de hidrógeno verde 98 Dimensionamiento de una planta de producción de hidrógeno verde 99 Dimensionamiento de una planta de producción de hidrógeno verde 100 Dimensionamiento de una planta de producción de hidrógeno verde 7.2 Anexo II - Ficha técnica convertidor INGECON H2 D6000 101 Dimensionamiento de una planta de producción de hidrógeno verde 102 Dimensionamiento de una planta de producción de hidrógeno verde 103 Dimensionamiento de una planta de producción de hidrógeno verde 110 Dimensionamiento de una planta de producción de hidrógeno verde 111 Dimensionamiento de una planta de producción de hidrógeno verde 112 Dimensionamiento de una planta de producción de hidrógeno verde 113 Dimensionamiento de una planta de producción de hidrógeno verde 7.5 Anexo V - Ficha técnica INGECON SUN FSK serie B 114 Dimensionamiento de una planta de producción de hidrógeno verde 115 Dimensionamiento de una planta de producción de hidrógeno verde 116 Dimensionamiento de una planta de producción de hidrógeno verde 117 Dimensionamiento de una planta de producción de hidrógeno verde 7.6 Anexo VI - Ficha técnica ALFA LAVAL HyDuo 118 Dimensionamiento de una planta de producción de hidrógeno verde 119 Dimensionamiento de una planta de producción de hidrógeno verde