Análisis técnico económico de tecnología de electrolisis tipo PEM para producción de hidrógeno en Colombia
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Este documento contiene el proyecto final de carrera, enfocado en el estudio técnico y económico para la producción de hidrógeno. Primero, se consulta el estado del arte sobre los métodos existentes de producción del hidrógeno, en especial las dos tecnologías más desarrolladas en electrolisis, las cuáles son: alcalina y Membrana de Intercambio de Protones (PEM, por sus siglas en inglés). Se hace un análisis comparativo entre estas dos tecnologías y se concluye que la tecnología PEM es la más adecuada para implementar en el caso colombiano por adaptabilidad y desarrollo esperado. Por otro lado, en la revisión de literatura se explora el panorama mundial de la producción de hidrógeno, encontrando a Japón, Alemania, Estados Unidos y Chile como los países líderes en el tema en sus respectivos continentes y se detectan los avances mas importantes que se han propuesto y logrado en el desarrollo de una economía del hidrógeno donde el sector transporte es el mercado potencial. Finalmente el análisis técnico económico se desarrolla a partir de un caso de estudio donde se examinan detalles técnicos y económicos, de dos plantas electrolizadoras tipo PEM de 3,5 MW y 150 MW, se calcula el costo nivelado del hidrógeno (LCOH) para 2020 mediante la herramienta "H2A" desarrollada por el National Renewable Energy Laboratory (NREL). En adición se presenta un análisis de sensibilidad a los resultados obtenidos, se determina que la eficiencia y el costo de la tecnología PEM son las variables determinantes en el precio final de producción, teniendo en cuenta lo anterior y a partir de tendencias de reducción de costo tecnológico y aumentos en la eficiencia energética encontrados en la literatura, se plantean escenarios de evolución del precio de producción del hidrógeno para el 2020-2040 y se comparan con los ingresos al productor de Gas natural, Diesel y gasolina proyectados por la Unidad de Planeación Minero Energética (UPME)
Resumen
"This document contains the final degree project, focused on the technical and economic study for the production of hydrogen. First, check the state of the art on hydrogen production methods, especially the two most developed technologies in electrolysis, they are: alkaline and Proton Exchange Membrane (PEM). A comparative analysis is made between these two technologies and it is concluded that the PEM technology is the most appropriate to implement in the Colombian case due to adaptability and expected development. On the other hand, the literature review explores the global panorama of hydrogen production, finding Japan, Germany, the United States and Chile as the leading countries in the subject on their continental continents and detects the most important advances that are They have proposed and achieved in the development of a hydrogen economy where the transport sector is the potential market. Finally, the economic technical analysis is developed from a case study where technical and economic details of two 3.5 MW and 150 MW PEM electrolysing plants are examined, the levelized cost of hydrogen (LCOH) for 2020 is calculated by means of the H2A tool developed by (NREL). In addition, a sensitivity analysis is presented to the results obtained, it is determined that the efficiency and cost of PEM technology are the determining variables in the final price of production, taking into account the above and based on trends in technology cost reduction and increases in energy efficiency expected, found in the literature, scenarios of evolution of the price of hydrogen production for 2020-2040 are proposed and compared with the income to the producer of Natural Gas, Diesel and gasoline projected by the Mining Planning Unit Energy (UPME)"--Tomado del Formato de Documento de Grado