Diseño de un sistema integrado de desalinización y producción de hidrógeno basado en energía solar

Abstract

La inaccesibilidad al agua potable es un gran reto en zonas áridas y cercanas al mar, pues los procesos de desalinización poseen un alto consumo energético y para lograr el mejor uso de los recursos de energía renovable se requiere un adecuado sistema de almacenamiento de energía. En la comunidad insular “Cerrito de los Morreños” las fuentes de agua dulce son escasas y el suministro eléctrico es basado en combustibles fósiles. Por ello, se propone la instalación de un sistema híbrido integrado por un sistema autónomo fotovoltaico, de desalinización por ósmosis inversa y electrolizador de membrana de intercambio protónico (PEM) para aprovechar la energía solar en la producción de agua potable y generación de hidrógeno mediante los excedentes de energía. Para desarrollar este proyecto se modeló el sistema de ósmosis inversa mediante el entorno Matlab/Simulink a fin de determinar la demanda energética de la planta. Posteriormente, este perfil energético fue ingresado durante un año meteorológico típico en el software HOMER Pro y se dimensionó un sistema fotovoltaico del cual se determinó el exceso de producción eléctrica. Con ello, se seleccionó y modeló un electrolizador PEM que aproveche la mayor cantidad de esta energía en la obtención de hidrógeno. Por lo tanto, considerando un presupuesto de $479,133.00 para el sistema integrado, se obtiene una producción diaria de 18 m3 de agua dulce y una eficiencia energética general máxima del 52.3 %, además se mitiga la emisión anual de 27 toneladas de CO2 al evitar usar combustibles fósiles.