Producción de Hidrógeno a partir de energía solar en el campus de la UNI

Abstract

Producción de Hidrógeno a partir de energía solar en el campus de la UNI Johnny Nahui Ortiz, Caroline Camarena Gamarra, Alejandro Mendoza Rojas Universidad Nacional de Ingeniería, Av. Túpac Amaru 2010 - Rímac, Lima, Perú Recibido 16 de junio del 2019, Revisado el 21 de julio de 2019 Aceptado el 22 de julio de 2019 DOI: https://doi.org/10.33017/RevECIPeru2019.0007/ Resumen El presente proyecto se desarrolló en la Universidad Nacional de Ingeniería (UNI), en la cual existe interés en investigar acerca de la energía del hidrógeno como posible combustible del futuro, en el contexto del aprovechamiento de las energías renovables que es uno de los pilares de la Ingeniería Ambiental constituyendo un aspecto clave en el proceso formativo de los estudiantes. El objetivo general es evaluar experimentalmente la eficiencia energética de la producción de hidrógeno a partir de energía solar fotovoltaica. Se hicieron mediciones de irradiación solar, temperatura y humedad relativa en las instalaciones de la Facultad de Ingeniería Ambiental (FIA-UNI). Se registraron valores máximos de temperatura cercanos a los 30°C en un día del mes de noviembre, valores mínimos de humedad relativa de 50% en un día del mes de noviembre y valores máximos de irradiación solar cercanos a los 900 W/m2, en un día del mes de marzo. Se implementó un sistema de producción de electricidad a partir del recurso solar, constituido por dos módulos fotovoltaicos, dos baterías, un controlador y un inversor. Este sistema se ha implementado como módulo demostrativo para ser usado como parte del proceso formativo de los estudiantes de la FIA-UNI. Se hicieron pruebas de producción de hidrógeno mediante electrólisis, utilizando un sistema integrado equipado con una celda de combustible tipo PEM. En promedio, se obtuvo un ratio de 50.13 kW.h/kg de producción de hidrógeno a partir de energía solar fotovoltaica utilizando una celda de combustible tipo PEM en el campus de la UNI. Se anticipa un próximo trabajo de investigación utilizando un sistema híbrido integrado al sistema solar fotovoltaico. Descriptores: Recurso Solar, Sistema Fotovoltaico, Energía Eléctrica / Electrólisis / Producción de Hidrógeno. Abstract The present study was carried out at the National University of Engineering (UNI) that is very interested in research work about hydrogen energy as a potential fuel for the future, within the framework of utilization of renewable energies which is a core competency for Environmental Engineering in the academic work of students. The main objective is to evaluate energy efficiency associated with hydrogen production based on solar photovoltaic energy. Measurements for solar irradiation, temperature, and relative humidity were conducted in the facilities of the Environmental Engineering Department (FIA-UNI). Maximum values for temperatures around 30°C were registered in November, minimum values for relative humidity around 50% were registered in November, and maximum values for solar irradiation around 900 W/m2 were registered in March. An electricity production system based on solar resource was implemented and has two photovoltaic modules, two storage batteries, a controller and an inverter. The system has been implemented as a demonstrative module in order to be used as part of the academic work of the students at FIA-UNI. Test of hydrogen production through electrolysis were carried out using a systems integrated with a PEM-type fuel cell. An average ratio of 50.13 kW.h/kg of hydrogen production based on solar energy was obtained using a PEM-type fuel cell on campus at UNI. Further research is expected to be conducted using a hybrid system with integration to the solar energy system. Keywords: Solar Resource, Photovoltaic System, Electric Power, Electrolysis, Hydrogen Production.