Planificación energética con implementación de producción y consumo de hidrógeno

Abstract

En las siguientes páginas, se mostrarán los resultados de la evaluación de la inserción de hidrógeno en el sistema eléctrico chileno utilizando tecnologías de almacenamiento subterráneo en cavernas de sal. Esto se hará analizando dos cadenas de valor para este combustible: La primera donde se exporta el hidrógeno para su utilización en industrias ajenas a la energética y la segunda donde se almacena para ser consumido posteriormente generando energía en el proceso para ser inyectada en la barra de conexión. El proceso químico del hidrógeno conlleva el consumo de agua en un electrolizador, que tomando como insumo la energía eléctrica y mediante una reacción alcalina se es posible separar molecularmente el agua en hidrógeno y oxígeno. El primero, es posible almacenarlo en cavernas de sal, donde por la nula interacción que se tiene entre los compuestos, el gas se mantiene inerte dentro de ella (por períodos incluso de meses), para luego ser retirado y consumido en una celda de combustible, donde el hidrógeno reacciona con el oxígeno para dar paso al agua y liberar energía en el proceso que está lista para ser inyectada al sistema. El proceso completo tiene una eficiencia estimada del 50\%. En este trabajo de título se aplicará un modelo que implica el manejo de la masa dentro de la caverna, que se expondrá en las siguientes páginas, este se aplicará en un caso reducido del sistema eléctrico chileno de 2 barras y en otro multinodal de 39 barras, donde se analizará el manejo del hidrógeno dentro de la red a distintos costos de inversión, con la idea de analizar distintos escenarios de la industrialización de estas nacientes tecnologías. Se tiene como resultado que existe la posibilidad de operar el par electrolizador y celda de combustible, en una cadena de valor de operación compartida entre almacenamiento de energía y exportación de hidrógeno, donde esta última, ayuda a subvencionar los elevados costos de inversión de los equipos (fomentando incluso un 20\% más de capacidad de los equipos). También, se llega a la conclusión que el sitio más oportuno para instalar equipos de producción y consumo de hidrógeno es en el norte del país, esto por su gran capacidad de inversión en tecnologías renovables que pueden consumirse de forma local para la conversión de hidrógeno. También, se concluye que mediante las dos cadenas de valor del hidrógeno, se puede permitir una mayor penetración de energías renovables en el sistema, ayudando así, a reducir las emisiones de $CO_2$ que produce la generación de energía eléctrica en Chile.