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Los principales impulsores tecnoeconómicos y de fabricación para reducir el costo del Power-to-Gas y un sistema energético habilitado para hidrógeno

Autores: Bristowe, George; Smallbone, Andrew

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2021

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Acceso abierto

Artículo científico
2021

Los principales impulsores tecnoeconómicos y de fabricación para reducir el costo del Power-to-Gas y un sistema energético habilitado para hidrógeno


Categoría

Energía

Subcategoría

Energías renovables

Palabras clave

Hidrógeno
Electrólisis
Renovable
Fabricación
PEM
Precio

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 1

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
La electrólisis del agua es un proceso que convierte la electricidad en hidrógeno y se considera una tecnología clave para permitir un sistema energético compatible con cero emisiones netas. Permitirá aumentar la escala de la electricidad renovable como fuente de energía primaria para la calefacción, el transporte y la industria. Sin embargo, desplazar el papel que actualmente cumplen los combustibles fósiles podría requerir un precio del hidrógeno tan bajo como 1 $/kg, mientras que el hidrógeno renovable producido mediante electrólisis cuesta actualmente 10 $/kg. Este artículo explora cómo la fabricación en masa de electrolizadores de membrana de intercambio de protones (PEM) puede reducir el costo de capital y, por lo tanto, hacer que la producción de energía renovable a gas hidrógeno (PtG) sea más viable económicamente. Se desarrolló un modelo de fabricación directa de abajo hacia arriba para determinar cómo las economías de escala pueden reducir el costo de capital de la electrólisis. Los resultados demostraron que (suponiendo una tasa de producción anual de 5000 unidades de sistemas de electrólisis PEM de 200 kW) el costo de capital de un sistema de electrólisis PEM puede reducirse de 1990 $/kW a 590 $/kW basado en la tecnología actual y luego a 431 $/kW y 300 $/kW basado en una escala de capacidad instalada de diez y cien veces, respectivamente. Luego se completó un análisis de costos del ciclo de vida para determinar la importancia del costo de capital de un sistema de electrólisis en el precio del hidrógeno. Se observó que, basado en la tecnología actual, la fabricación en masa tiene un gran impacto en el precio del hidrógeno, reduciéndolo de 6.40 $/kg (a 10 unidades por año) a 4.16 $/kg (a 5000 unidades por año). Se realizó un análisis adicional para determinar el costo en diferentes capacidades instaladas y se encontró que el costo podría reducirse aún más a 2.63 $/kg y 1.37 $/kg, basado en una escala de tecnología de diez y cien veces, respectivamente. Basado en las suposiciones de referencia de 2030 (y más allá), se espera que la producción de hidrógeno a partir de la electrólisis PEM pueda utilizarse como materia prima en procesos industriales, proporcionar energía y calefacción a edificios y como combustible para vehículos de mercancías pesadas (HGV). En los casos de redes de gas adaptadas para soluciones de calefacción residencial o industrial, o para transporte de larga distancia, representa una solución más atractiva económicamente y compatible con la escala masiva en comparación con soluciones de calefacción o transporte electrificadas.

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