energia eolica

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIEROS
UNIVERSIDAD DE SEVILLA

PROYECTO FIN DE CARRERA
Optimización económica y energética de un sistema
integrado de producción de hidrógeno a partir de
energía eólica.

Elaborado por:

Rosario Mengíbar Cases

Tutor:

Francisco Javier Pino Lucena

Fecha:

Diciembre de 2011

Optimización económica y energética de un sistema híbrido eólica-hidrógeno2

ÍNDICE DE CONTENIDOS
1

Objetivos………………………………………………………………………………………………………………………..... 10

2

Introducción……………………………………………………………………………………………………………………. 11
2.1 Política nacional en materia de energía renovable………………………………………………….

11

2.2 Estrategias para afrontar los retos planteados……………………………………………………...

13

2.3 Aportación de la energía eólica al marco energéticoactual………………………………..

16

2.4 Hidrógeno como vector energético…………………………………………………………………………

19

2.4.1

Descripción de los sistemas de almacenamiento de energía mediante
hidrógeno……………………………………………………………………………………………………..

20

2.4.1.1 Sistemas integrados para acoplar la producción y la demanda de

3

energía eléctrica………………………………………………………………………………

22

2.4.1.2 Sistemas integrados para la producciónde H2…………………………….

23

Descripción de las herramientas empleadas…………………………………………………………... 25
3.1 HOMER………………………………………………………………………………………………………………………..

25

3.1.1

Simulación de una instalación híbrida eólica-hidrógeno con Homer……

27

3.1.2

Modelo del aerogenerador………………………………………………………………………

28

3.1.3

Modelo del electrolizador………………………………………………………………………..

28

3.1.4Modelo del depósito de almacenamiento de H2…………………………………...

32

3.1.5

Modelo de la pila de combustible………………………………………………………….

33

3.1.6

Modelo de la carga…………………………………………………………………………………

36

3.1.7

Modelo del recurso eólico………………………………………………………………………

38

3.2 HOGA…………………………………………………………………………………………………………………………..

39

3.3WINDHYGEN………………………………………………………………………………………………………………...

40

3.4 THESIS………………………………………………………………………………………………………………………...

43

3.5 H2RES…………………………………………………………………………………………………………………………..

44

Optimización económica y energética de un sistema híbrido eólica-hidrógeno

4

3

3.6 HYDROGEMS………………………………………………………………………………………………………………..

45

3.7 ESSFER………………………………………………………………………………………………………………………..

46

3.8 IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA CON LAS HERRAMIENTAS DE SIMULACIÓN……….…

47

Descripción delcaso a simular
simular…………………………………………………………………………………. 49
4.1 Sistema integrado para acoplar la producción y la demanda de energía eléctrica 49

5

4.1.1

Aerogenerador………………………………………………………………………………………….

51

4.1.2

Datos de velocidad del viento………………………………………………………………..

52

4.1.3

Datos conocidos del electrolizador………………………………………………………..

53

4.1.4

Datos conocidos deldepósito de almacenamiento………………………………

54

4.1.5

Datos conocidos de la pila de combustible………………………………………….

55

4.2 Sistema integrado para la producción directa de hidrógeno…………………………………

56

4.3 Régimen económico aplicado……………………………………………………………………………………

56

4.3.1

Régimen económico para la energía eólica…………………………………………..

57

4.3.2

Procedimiento para calcular lasprimas………………………………………………...

59

4.3.3

Actualización y revisión de tarifas, primas y complementos………………..

60

4.3.4

Procedimiento para calcular las penalizaciones…………………………………….

62

Resultados de la simulación………………………………………………………………………………………. 64
5.1

5.2

Caso base: aerogenerdador sin hibridación………………………………………………….

64

5.1.1

Datos energéticosanuales……………………………………………………………………...

65

5.1.2

Datos económicos anuales……………………………………………………………………..

68

5.1.3

Conclusiones……………………………………………………………………………………………

68

Sistema integrado eólica-hidrógeno para acoplar la producción y la
demanda…………………………………………………………………………………………………………………….
5.2.1

69

Óptimo...