Solar hydrogen production in urban areas of Mexico: towards hydrogen cities

Resumen

Se han realizado muchos esfuerzos para evaluar el potencial de producción de hidrógeno verde a nivel global, regional y nacional utilizando Sistemas de Información Geográfica (SIG); sin embargo, muchos descartan la posibilidad de producir hidrógeno en asentamientos urbanos. Con el fin de revelar el verdadero potencial de estas áreas, es esencial proporcionar argumentos que permitan evaluar la viabilidad de promover e impulsar el concepto de ciudades de hidrógeno. Basándose en esta idea, este trabajo evalúa el potencial mensual y anual de hidrógeno solar en áreas urbanas de México utilizando mediciones reales de la duración del sol como tiempos de producción del electrolizador. Además, dado que el transporte ligero es crucial para las ciudades, examinamos la sustitución de la gasolina por hidrógeno y su costo a lo largo del año. Estos constituyen la principal contribución del presente trabajo.

Este estudio parte del potencial geográfico y técnico de la energía solar, y mediante el uso de SIG, se calculó la cantidad de producción de hidrógeno por unidad de área (Ton/(km2 año)). También se evalúa el costo nivelado de producción de hidrógeno (LCOH), utilizando dos de las tecnologías de electrólisis más populares y comerciales: PEM y Alcalina.

Nuestros resultados revelaron que las áreas urbanas de México tienen un alto potencial para producir hidrógeno solar, con una producción anual promedio que varía de 1991.8 Ton/km2 a 4338.3 Ton/km2 según la región. El potencial total de hidrógeno solar de todos los lugares urbanos de México es de 9.39 millones de toneladas por año, lo que podría satisfacer hasta 42.6 veces la demanda de hidrógeno de México en 2020. Descubrimos que el consumo nacional de gasolina podría ser reemplazado por H2, requiriendo entre el 42% y el 52% de la producción urbana total.

Además, se encontró que el costo nivelado promedio nacional de hidrógeno fue de aproximadamente 6.25 USD/kg para el electrolizador alcalino y 9.50 USD/kg para la tecnología PEM, considerando la duración promedio anual de la luz solar de 3237 horas, lo que significa que México podría ser competitivo en la producción a gran escala de hidrógeno utilizando la tecnología Alcalina. Nuestros hallazgos tienen el potencial de impactar positivamente en el país, ya que proporcionan información para facilitar la derivación de políticas públicas desde una perspectiva rigurosa y técnica.