Modelado de un sistema piloto de generación de hidrógeno verde mediante electrólisis de aguas residuales, utilizando energía solar fotovoltaica para el aprovechamiento de recursos hidricos en campos petroleros

La búsqueda de energías alternas para la descarbonización global se caracteriza por tener variados frentes de acción. En este proyecto específico, presenta una fuerte carga y motivación de carácter ambiental que busca atacar el problema desde dos perspectivas: primera, la reutilización de desechos industriales, más específicamente aguas residuales de producción de campos petroleros, y segunda, la búsqueda de la obtención del hidrógeno verde como vector energético que actualmente no se capta de forma convencional. Este proyecto tiene como objetivo modelar por medio de un software (Matlab®), un sistema de producción de hidrógeno verde aplicando electrolisis al agua de producción de campos petroleros que se disponen en el entorno aledaño a la ubicación de estos o que se son recirculados para pozos de inyección, recurso actualmente desaprovechado, con la finalidad de plantear su prefactibilidad técnica y económica, para posteriormente utilizarlo como una herramienta base de redimensionamiento del proceso en diferentes proyectos que cuenten con aguas residuales como subproducto de sus operaciones, metodología que aplica varias etapas de profundización relatadas con detalle pasando por la selección del modelo apropiado, como de la instrumentación relacionada con el proyecto, hasta llegar a un análisis de sensibilidad que permitirá la selección final de un electrolizador con condiciones aproximadas a aquellas teóricas arrojadas por el modelo. Los sistemas que conforman el modelado inician desde la entrada de agua residual de la planta de tratamiento de aguas del campo, hasta la salida de la producción de hidrógeno verde, lo que constituye el sistema denominado “electrolizador”, el sistema fotovoltaico de generación de la electricidad, la planta de tratamiento de aguas residuales, los sistemas de almacenamiento y transporte del hidrógeno verde quedan propuestos para futuras fases del proyecto. La viabilidad económica del proyecto comprende la producción rentable de hidrógeno verde a partir de recursos antes desaprovechados, y de los que se dispone ampliamente en diferentes industrias compatibles con el modelo. El proyecto arroja interesantes resultados que demuestran la capacidad teórica de producción de hidrógeno del modelo, las cuales están por compararse con casos reales para verificar la proximidad de las variables mecánicas y ambientales aplicadas dentro del modelo matemático y su incidencia real en la producción del recurso, arrojando viabilidades económicas dependiendo de la selección de varios equipos disponibles en el mercado los cuales fueron analizados dentro del proyecto. Finalmente, este hidrógeno producido se pretende utilizar como sistema de generación en combinación con gas natural en los campos de producción, buscando un sistema de autogeneración que facilite el proceso de extracción de hidrocarburo de forma “verde” y sin la dependencia de combustibles externos y que impactan en la huella de carbono.

• Fecha de publicación: 2023
• Institución: Universidad del Rosario
• Repositorio: Repositorio EdocUR - U. Rosario
• Idioma: spa
• OAI Identifier: oai:repository.urosario.edu.co:10336/40974
• Acceso en línea: https://doi.org/10.48713/10336_40974; https://repository.urosario.edu.co/handle/10336/40974
• Palabra clave: Electrólisis; Hidrógeno Verde; Modelado MATLAB; Electrólisis PEM; Electrolysis; Green Hydrogen; PEM Electrolysis; MATLAB Model
• License: Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International