Prefactibilidad de un sistema de almacenamiento energético a base de un motor de combustión limpia de hidrógeno verde y oxígeno puro

Abstract

Las fuentes de energía renovable no convencionales (ERNC) representan una solución viable para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI). Sin embargo, su capacidad de generación e inyección de energía a la red es variable, lo que en ciertas horas provoca saturación de la red de transmisión y por lo tanto, pérdidas energéticas sobre el 40\% de la producción renovable a nivel nacional. Los sistemas de almacenamiento energético solucionan este problema al almacenar la energía cuando se produce y entregarla cuando sea requerida. El objetivo de este trabajo es evaluar la prefactibilidad técnica y económica de un sistema de almacenamiento energético basado en un motor de combustión limpia alimentado por hidrógeno verde.

La evaluación del sistema se realiza comparándolo con tres sistemas similares en el mercado, con capacidades de 1 MW, 100 MW y 1 GW. Se proyectan los costos de capital y operación (CAPEX y OPEX) a 20 años. Primero, se dimensiona la planta y se seleccionan los equipos necesarios. Luego, se elaboran los diagramas de flujo, P\&ID y diseños 3D de la planta. Posteriormente, se dimensionan y comparan las plantas alternativas, calculando el costo nivelado de energía (LCOE por sus siglas en inglés) y evaluando el impacto ambiental mediante un sistema de puntuación para cada nivel de potencia. Finalmente, se determina el sistema más rentable, eligiendo objetivamente el de menor LCOE y asignando una calificación del 1 al 4 para el impacto ambiental, donde un número mayor indica menor impacto. Los sistemas con los que se comparó fueron: Sistema de almacenamiento térmico (TES en inglés), Sistema de almacenamiento con celdas de combustible (CC como abreviación) y por último el Sistema de almacenamiento de agua por bombeo (se abrevia como PSH).

Los resultados indican que la planta diseñada por MAP Energy es la más rentable y de menor impacto ambiental, con un LCOE de 0,109 USD/kWh y una calificación entre 3,7 a 3,4. En comparación, la planta PSH tiene un LCOE de 0,155 a 0,110 USD/kWh y una calificación de 1,50 a 1,20 que varía con la potencia de la planta; el sistema CC presenta un LCOE de 0,132 USD/kWh y una calificación de 3,15 a 2,85; y el sistema TES tiene un LCOE de 0,159 a 0,132 USD/kWh y una calificación de 1,65 a 2,55. Por lo que la planta de MAP Energy es rentable y competitiva en todas las potencias calculadas.