Diseño de costo óptimo de una estación de producción y recarga de hidrógeno impulsada por energía solar fotovoltaica autónoma utilizando algoritmos genéticos
Autores: Vizza, Domenico; Caponi, Roberta; Di Matteo, Umberto; Bocci, Enrico
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Diseño de costo óptimo de una estación de producción y recarga de hidrógeno impulsada por energía solar fotovoltaica autónoma utilizando algoritmos genéticos
Categoría
Energía
Subcategoría
Energías renovables
Palabras clave
Oportunidades de financiamiento
Electrolizadores
Producción de hidrógeno verde
Fotovoltaico
Estación de recarga de hidrógeno
LCOH
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Impulsados por la creciente disponibilidad de oportunidades de financiamiento, los electrolizadores se han vuelto cada vez más accesibles, desbloqueando un potencial significativo para la producción de hidrógeno verde a gran escala. El objetivo de esta investigación es desarrollar un marco de optimización tecnoeconómica para el diseño de una estación de producción y recarga de hidrógeno impulsada por energía fotovoltaica (FV) autónoma, con el objetivo explícito de minimizar el costo nivelado del hidrógeno (LCOH). El sistema integra generación FV, un electrolizador de membrana de intercambio de protones, almacenamiento de energía en baterías, compresión y almacenamiento de hidrógeno a alta presión para satisfacer la demanda diaria de una flota de autobuses de celdas de combustible. Los resultados muestran que la configuración óptima logra un LCOH de 11 EUR/kg cuando solo se considera la demanda de la flota, mientras que si se tienen en cuenta las ventas de hidrógeno excedente, el LCOH se reduce a 7.98 EUR/kg. El análisis destaca que más del 75% de los costos totales de inversión son atribuibles a la FV y la electrólisis, subrayando la importancia de los incentivos de capital. La modelización financiera indica que se requiere un subsidio de aproximadamente el 58.4% del CAPEX inicial para garantizar una tasa interna de retorno del 10% bajo las condiciones del mercado de la UE. La metodología propuesta proporciona una herramienta de apoyo a la decisión reproducible para optimizar la infraestructura de recarga de hidrógeno fuera de la red y evaluar instrumentos de política para acelerar la adopción del hidrógeno en el transporte de carga pesada.
Descripción
Impulsados por la creciente disponibilidad de oportunidades de financiamiento, los electrolizadores se han vuelto cada vez más accesibles, desbloqueando un potencial significativo para la producción de hidrógeno verde a gran escala. El objetivo de esta investigación es desarrollar un marco de optimización tecnoeconómica para el diseño de una estación de producción y recarga de hidrógeno impulsada por energía fotovoltaica (FV) autónoma, con el objetivo explícito de minimizar el costo nivelado del hidrógeno (LCOH). El sistema integra generación FV, un electrolizador de membrana de intercambio de protones, almacenamiento de energía en baterías, compresión y almacenamiento de hidrógeno a alta presión para satisfacer la demanda diaria de una flota de autobuses de celdas de combustible. Los resultados muestran que la configuración óptima logra un LCOH de 11 EUR/kg cuando solo se considera la demanda de la flota, mientras que si se tienen en cuenta las ventas de hidrógeno excedente, el LCOH se reduce a 7.98 EUR/kg. El análisis destaca que más del 75% de los costos totales de inversión son atribuibles a la FV y la electrólisis, subrayando la importancia de los incentivos de capital. La modelización financiera indica que se requiere un subsidio de aproximadamente el 58.4% del CAPEX inicial para garantizar una tasa interna de retorno del 10% bajo las condiciones del mercado de la UE. La metodología propuesta proporciona una herramienta de apoyo a la decisión reproducible para optimizar la infraestructura de recarga de hidrógeno fuera de la red y evaluar instrumentos de política para acelerar la adopción del hidrógeno en el transporte de carga pesada.