Key aspects in quantifying massive solar hydrogen production: Energy intermittence, water availability and electrolyzer technology

Resumen

Este documento revela la importancia de considerar las restricciones planteadas por la disponibilidad de energía y agua, así como la tecnología de producción de hidrógeno, al evaluar la producción masiva de hidrógeno solar en una ubicación. Dado que los tiempos de operación, los costos de mantenimiento y los gastos de capital de la electrólisis son aspectos clave a tener en cuenta en el costo de producción de hidrógeno, se estudiaron diversas escenarios según la tecnología del electrolizador.

Con este fin, se tomó el caso de México como referencia debido a la disponibilidad de datos de hasta 8467 estaciones meteorológicas automáticas que brindaron certeza a nuestras estimaciones. A diferencia de trabajos anteriores, estudiamos diversas situaciones de producción de hidrógeno según las condiciones de captación solar y el proceso de producción de hidrógeno, incluida la disponibilidad de recursos solares y de agua, la eficiencia del electrolizador, el costo de producción de electricidad y los tiempos de operación de acuerdo con la duración del día. Encontramos diferencias significativas en la estimación de la producción de hidrógeno al utilizar restricciones geográficas en el agua de lluvia, incluso si el 90% de los territorios estudiados que podrían producir energía fotovoltaica utilizaban menos del 20% del agua de lluvia anual para producir hidrógeno. Nuestros resultados revelaron que los costos de producción de energía, la disponibilidad de energía y los costos del electrolizador son importantes para evaluar el costo final de producción de hidrógeno. Descubrimos que los tiempos de operación restringidos a la duración de la luz solar fueron el factor principal que aumentó el costo de producción de hidrógeno, llegando hasta un 52% de aumento; sin embargo, este factor no ha sido tenido en cuenta por agencias e instituciones internacionales para evaluar los costos de producción de hidrógeno. Estos resultados revelan que la generación de hidrógeno solar puede ser muy costosa en algunas ubicaciones y que la producción, junto con otras fuentes de energía renovable complementarias, debería considerarse.