Generación de hidrógeno a partir de energia solar para su uso en vehículos con célula de combustible

Abstract

Tradicionalmente se ha considerado a los combustibles fósiles como fuente de energía barata y abundante. Sin embargo, la disminución de las reservas y el aumento de la demanda mundial de energía, además de la contaminación que producen, hacen insostenible el modelo energético basado en este tipo de combustibles. Por ello se hace necesario un nuevo modelo basado en el empleo de fuentes de energía renovable. El principal inconveniente de las energías renovables es el desfase entre producción y demanda, por lo que muchas veces es necesario acumular la energía producida para tenerla disponible en el momento en el que se demanda. Hasta ahora, la forma más extendida de acumular energía en instalaciones de energía renovable es mediante el empleo de baterías. Sin embargo, el problema de la acumulación de grandes cantidades de energía puede superarse mediante la tecnología del hidrógeno. El hidrógeno no es una fuente de energía sino un vector energético puesto que no existen yacimientos. Por lo tanto hay que obtenerlo a partir de otras sustancias. La manera más sencilla y limpia de extraer hidrógeno es del agua mediante la electrolisis, empleando energías renovables para generar la energía eléctrica necesaria. En este proceso no se generan emisiones contaminantes. En este trabajo se ha diseñado una estación de repostaje de vehículos de pila de combustible en un campo de golf. La estación emplea energía solar fotovoltaica para generar el hidrógeno necesario mediante electrolizadores. El hidrógeno se almacena en estado gaseoso en depósitos a presión y se comprime empleando también energía solar fotovoltaica. Se ha calculado que para satisfacer la demanda anual de hidrógeno hacen falta 117 módulos alimentando a 6 electrolizadores. El modelo de módulo fotovoltaico escogido es el SUNTECH STP320S. El electrolizador es el ACTA EL1000, que produce 1 Nm3/h de hidrógeno a 30 bar consumiendo 4,78 kW. El modelo de inversor de red escogido es el Sunny Tripower 15000 TL HE del fabricante SMA. Debido a que la demanda de hidrógeno no coincide con su producción, es necesario acumular el hidrógeno producido. El hidrógeno que se debe tener disponible requiere un volumen para los depósitos de baja presión de 118 m3 y 12,2 m3 para los de alta presión A partir de la demanda energética y la generación de hidrógeno, se ha obtenido, con un programa desarrollado en MatLab, la curva de la cantidad de hidrógeno que se debe tener acumulada cada día del año. Los resultados muestran que el sistema de generación diseñado cubre la demanda anual de hidrógeno para el funcionamiento de las células de combustible de los vehículos.