Diseño conceptual de ingeniería del proceso de producción de hidrógeno verde como mecanismo para contribuir a la estrategia de carbono neutralidad

Abstract

Debido a la necesidad de contribuir al desarrollo sostenible, teniendo en cuenta que uno de sus pilares es la mitigación del cambio climático, el presente estudio tuvo como objetivo la identificación de las tecnologías asociadas a la producción de hidrógeno verde para su implementación en la transición energética, con el fin de desarrollar un diseño conceptual con cada una de las operaciones unitarias requeridas en el proceso de sintetización. Se realizó el diseño de un sistema de electrólisis del agua donde se seleccionó como la mejor opción el electrolizador alcalino debido a su madurez, para lo cual se tomó una base de cálculo de 20Kg de producción diaria de hidrógeno, estimando un requerimiento de energía eléctrica de 9,170 kWh y un caudal de agua de 300L/día de alimentación de la unidad electroquímica, empleándose como electrolito NaOH y/o KOH por su potencial para conducir electricidad. Para garantizar la producción verde se propone el acople a un sistema fotovoltaico como fuente de energía eléctrica renovable; cuya potencia requerida para garantizar la operación del electrolizador 24h/día se evalúa mediante el software Photovoltaic Geographial Information System, partiendo del valor de referencia correspondiente a la potencia estimada de generación del proyecto denominado Solar Barranca ubicado en el municipio de Barrancabermeja, Santander. Para determinar la potencia del electrolizador se calculó la producción horaria de hidrógeno en función de la demanda y tiempo de operación, obteniendo como resultado 0,833 kg de H2/h, y finalmente, se determinó la potencia que arrojó un valor de 46,296 kW. Adicionalmente, se puede concluir que instalando una capacidad de producir 20 kg de H2 de almacenamiento diario a 500 bares de presión, se alcanza una presión de equilibrio de 286 Bar y se liberarían 7,09 kg de H2 por diferencia de presión.