Modelación y control de electrólisis para la producción de hidrogeno verde

Abstract

El presente trabajo contempla la “Modelación y control de electrólisis para la producción de Hidrógeno Verde”, en el cual se realiza una revisión del estado del arte, incluyendo el estudio del Hidrógeno (H2V) como vector energético, el uso de energías para su producción, el escenario energético en Chile y la transición que se proyecta según la “Estrategia Nacional de Hidrógeno Verde”, la cual tiene como fin poner al país como el principal productor de Hidrógeno en Latinoamérica, destacando los recursos naturales de la zona norte con la radiación más alta del planeta para generación de energía fotovoltaica y de la zona sur con vientos fuertes y constantes para la generación de energía eólica. Seguido de esto, se definirá el concepto de electrólisis mencionando las distintas tecnologías que existen relacionadas con electrolizadores y se describirán las ecuaciones que los componen mediante el análisis de sus leyes físicas. Además, se hace una comparación entre las distintas tecnologías para escoger una de ellas y buscar un equipo real que cumpla con la tecnología escogida. A su vez, se realizará la modelación y simulación de un electrolizador utilizando Simulink/Matlab. Asimismo, se describirán distintas energías renovables y se hará énfasis en la energía solar, puesto que será elegida como fuente primaria para el proceso de obtención de Hidrógeno. La energía solar será utilizada a través de un panel fotovoltaico, el cual será descrito mediante sus leyes físicas y termodinámicas, y a su vez se presentará la modelación y simulación del panel mediante Simulink. Sin embargo, en el caso de la corriente proveniente del panel solar, esta depende de factores climáticos los cuales no pueden ser controlados, teniendo alzas y disminuciones en la corriente generada. Debido a lo mencionado anteriormente, es que se emplean distintas técnicas de control para cumplir con el flujo de corriente deseado. Para aplicar técnicas de control se utilizan convertidores estáticos, donde se describen los elementos que lo componen y su principio de funcionamiento. En este proyecto se utilizará un convertidor Buck-Boost, el cual cumplirá como función elevar o disminuir la tensión obtenida del panel fotovoltaico. A su vez, se describirán a través de leyes físicas distintas estrategias de control, para poder proponer una y realizar control sobre la tensión o potencia obtenida del panel fotovoltaico. Cabe destacar que se implementará el controlador mediante Simulink para obtener sus simulaciones.