Investigadores de la Universidad Nacional de Singapur han desarrollado un modelo de optimización para instalaciones de hidrógeno verde a partir de energía fotovoltaica que puede evaluar distintas opciones para cada tecnología.
Los científicos afirman en “Green hydrogen from solar power for decarbonization: What will it cost?” (Hidrógeno verde a partir de energía solar para la descarbonización: ¿Cuánto costará?), publicado recientemente en Energy Conversion Management, que su modelo incorpora la irradiancia solar, el almacenamiento físico de hidrógeno, la huella del terreno, la intensidad de carbono de la red eléctrica y diversos factores como el tipo de proyecto, el tamaño, los costos de capital y explotación, la eficiencia y la vida útil. También afirmaron que, en el panorama tecnológico actual, se necesitará un LCOH inferior a 10 dólares/kg para que el hidrógeno verde compita con el gris, el azul y el naranja.
“El modelo tiene en cuenta el impacto de las variaciones intradiarias e interdiarias en la generación de electricidad renovable al considerar los datos de irradiación solar con una granularidad fina”, explicaron, y señalaron que también permite importar y exportar a la red eléctrica local. “El modelo permite la opción de instalar baterías para almacenar y utilizar los electrones renovables. Del mismo modo, también considera el almacenamiento de moléculas de hidrógeno para gestionar la demanda de hidrógeno”.
El modelo contempla una instalación ecológica de hidrógeno con una planta fotovoltaica, un electrolizador, almacenamiento en baterías, depósitos de inercia y una estación de bombeo para el suministro de hidrógeno, e incorpora la capacidad de la instalación para intercambiar energía con la red cuando sea necesario.
“El principal reto a la hora de diseñar esta instalación es utilizar de forma óptima la irradiancia solar transitoria e incierta para satisfacer la demanda de hidrógeno con el menor gasto posible”, subrayan los científicos. “El modelo se emplea para obtener el diseño óptimo de la instalación que produzca el hidrógeno ecológico más barato en diferentes condiciones geográficas y tecnoeconómicas”.
El modelo se basa en cuatro escenarios diferentes: una planta totalmente desconectada de la red o Instalación en Isla (ILF) que genera exclusivamente hidrógeno verde; una planta que puede comprar electricidad a la red sin opción de revenderla o Instalación con Importación a la Red (FGI); una instalación que puede vender electricidad a la red sin opción de comprarla o Instalación con Exportación a la Red (FGE); y una planta que puede importar o exportar electricidad a la red eléctrica local o Instalación con Importación y Exportación a la Red (FGIE).
Para la primera planta, el equipo de investigación descubrió que su LCOH podría ser de 10,68 dólares/kg en Arabia Saudí, 12,0 dólares/kg en Australia, 13,86 dólares/kg en Singapur y 42,12 dólares/kg en Alemania, siendo la diferencia entre estos tres países atribuible principalmente a los niveles de irradiación solar y a los costos estimados suponiendo que el costo del agua es cero. “Cuanto mayor sea la irradiación solar, menor será el LCOH y más pequeño el parque solar fotovoltaico”, afirman los académicos.
Sólo para Singapur, los investigadores también identificaron el LCOH de las otras tipologías de proyectos y descubrieron que es de 11,78 dólares/kg, 12,55 dólares/kg y 10,44 dólares/kg para los proyectos FGI, FGE y FGIE, respectivamente.
“Claramente, la conectividad a la red en cualquier configuración reduce el LCOH en comparación con el ILF”, explicaron. “Está claro que la conectividad a la red en cualquier configuración reduce el LCOH en comparación con el ILF, por lo que hay que centrarse en los avances de la energía solar fotovoltaica, el almacenamiento y las tecnologías de baterías”.
Según su análisis, un LCOH de 3,29 dólares/kg a 4,15 dólares/kg podría conseguirse mediante una reducción del 60% del Capex de la fotovoltaica solar, un aumento del 20% del rendimiento del electrolizador, una reducción del 75% del Capex de la batería y un factor de descuento del 0,01%. “De hecho, el hidrógeno verde parece ser, en este momento, una bala de plata potencial, aunque costosa, para la descarbonización profunda”, concluyen.
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