IEEE Power & Energy Magazine - Spanish - July/August 2022 - 106

de fabricación de electrolizadores, además de la competencia
de precios con el hidrógeno a base de gas natural. NEL
Hydrogen e ITM Power, dos productores, anunciaron nuevas
instalaciones de fabricación de gigavatios al año.
La producción de hidrógeno electrolítico
y la flexibilidad de las operaciones
Los electrolizadores acoplados a la generación solar eólica o
fotovoltaica seguirían idealmente las rápidas variaciones de
energía que producen esas fuentes. Los electrolizadores de
membrana de intercambio de protones (PEM, por sus siglas
en inglés) tienen esa capacidad, y se está llevando a cabo I+D
para mejorar la durabilidad del electrolizador en esa configuración.
Por otra parte, cuando los sistemas de electrólisis
PEM acoplados a la energía solar o eólica se conectan a la
red, los sistemas pueden controlar el aporte de energía a la
red porque los electrolizadores pueden utilizar la energía
generada pero no despachada a la red. Los electrolizadores
alcalinos tradicionales pueden responder, pero no tan rápido
como las tecnologías PEM, y no pueden encenderse y apagarse
debido a los problemas de gestión de la química. La
celda de electrolito a base de óxido sólido (SOEC, por sus
siglas en inglés) está limitada por la inercia térmica, ya que
debe mantenerse caliente para evitar el agrietamiento y otros
problemas debidos a la expansión y compresión térmicas.
Puede aumentarse y reducirse, pero requiere calor para mantenerse
en " espera caliente " cuando no produce hidrógeno.
5
4
3
2
1
-1
0 1,000 2,000 3,000 4,000
Horas de funcionamiento al año
5,000 6,000 7,000 8,000
figura 5. El costo nivelado de hidrógeno (HLC, por sus siglas en inglés) en función
del tiempo de funcionamiento para un electrolizador controlable que funciona durante
las horas de menor precio de la electricidad durante el año, lo que muestra las
compensaciones entre los precios bajos de la electricidad y los factores de capacidad
más altos. F&M: funcionamientos y mantenimiento. (Fuente: Capítulo 10 en https://
www.sciencedirect.com/book/9780128194249/electrochemical-power-sources-fundamentals-systems-and-applications).
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power & energy magazine
Los electrolizadores SOEC son excelentes opciones para
acoplarse a las centrales nucleares y a la energía geotérmica
porque pueden utilizar el calor de forma directa. Esto
aumenta la eficiencia global al reducir las pérdidas de la
generación térmica de electricidad y aprovechar la mayor
eficiencia que tiene SOEC en comparación con otras tecnologías
de electrolizadores. Aunque los electrolizadores
SOEC funcionan a 500-850 °C, la mayor parte del calor que
necesitan se produce solo a las temperaturas necesarias para
evaporar el agua. La integración del calor puede abarcar la
mayor parte de las necesidades térmicas adicionales. Así, los
reactores de agua ligera y muchas fuentes geotérmicas pueden
proporcionar ese calor. Cuando este calor está disponible,
la producción de hidrógeno en la SOEC puede aumentar
y disminuir. Esto permite que los generadores no despachables
directamente acoplados se conviertan en centrales de
potencia máxima que producen electricidad cuando se necesita
e hidrógeno cuando la generación alcanza o supera la
carga instantánea.
La electrólisis también puede producir hidrógeno de bajo
Costo mínimo: US$ 1.29/kg
Factor de capacidad: 30 %
Precio medio de la electricidad: US$ 0.014/kWh
Precio máximo: US$ 0.024/kWh
costo como una carga controlable que responde al mercado,
es decir, que funciona cuando los precios de la electricidad
son bajos y se apaga o se reduce cuando los precios son altos.
Esta estrategia permite compensar el bajo costo de la electricidad
con un mayor número de horas de funcionamiento
del electrolizador, lo que supone una reducción del costo de
capital por unidad de hidrógeno producida. En la figura 5,
se ilustra esta compensación para
operar con electricidad al por
mayor en el nodo de mercado
situado en la central nuclear de
Palo Verde, en Arizona. Supone
un electrolizador de muy bajo
costo (costo de compra futuro de
US$ 100/kW, que es aproximadamente
el 10 % del costo de compra
actual). El precio de la electricidad
varía a lo largo de todas las
horas debido a las variaciones en
la carga y los recursos de generación
asignados y despachados
para satisfacer esa carga.
Con un número elevado
HLC
Costo mínimo
Costos de electricidad
Costos de capital
F&M fijos
de horas de funcionamiento
(figura 5, lado derecho), los costos
de la electricidad dominan
el costo nivelado del hidrógeno
(HLC, por sus siglas en inglés).
Esto se debe tanto a que los precios
medios de
la
electricidad
son más altos como a que el rendimiento
de la inversión (costos
de capital) se reparte entre una
mayor cantidad de hidrógeno producido
al año. Cuando el número
julio/agosto 2022
Costo nivelado del hidrógeno (US$/kg)

https://www.sciencedirect.com/book/9780128194249/electrochemical-power-sources-fundamentals-systems-and-applications https://www.sciencedirect.com/book/9780128194249/electrochemical-power-sources-fundamentals-systems-and-applications https://www.sciencedirect.com/book/9780128194249/electrochemical-power-sources-fundamentals-systems-and-applications

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