Análisis comparativo de convertidores AC-DC en electrólisis alcalina y PEM para sistemas de energía renovable

Abstract

La creciente necesidad de reducir las emisiones de carbono ha impulsado el uso de hidrógeno verde como vector energético clave en la transición hacia sistemas sostenibles. Sin embargo, la eficiencia de su producción mediante electrólisis se ve afectada por la calidad del suministro eléctrico, en especial cuando no se emplean topologías o controles adecuados para la etapa de conversión AC-DC, lo que genera pérdidas energéticas, incrementa los costos operativos y compromete la integración con fuentes renovables. En este sentido, la presente monografía analizó las topologías de convertidores AC-DC utilizadas en sistemas de electrólisis alcalina y PEM con el fin de identificar sus ventajas, limitaciones y desafíos técnicos para la producción de hidrógeno verde. Lo anterior mediante una metodología de tipo descriptivo con enfoque mixto y análisis documental, basada en 20 fuentes seleccionadas mediante la aplicación de criterios de inclusión en bases de datos científicas y académicas. Los resultados evidencian que las topologías más empleadas incluyen rectificadores de puente completo, convertidores modulares multinivel y convertidores conmutados, siendo los sistemas PEM los que presentan mayor eficiencia y menor distorsión armónica. Asimismo, se identificaron retos como la necesidad de compatibilidad con redes inestables (es decir, cuando el suministro eléctrico no es constante ni confiable) y el diseño de soluciones compactas y escalables. Los anteriores hallazgos permiten orientar futuras decisiones técnicas para mejorar los procesos de producción de hidrógeno verde en contextos energéticos sostenibles.