Análisis de viabilidad para la integración de tecnologías Power to Gas a partir de hidrógeno, dentro de la operación de una microrred eléctrica para zonas rurales en Colombia

Power to Gas (PtG) is an emerging technology, in which water electrolysis produces hydrogen that combined with CO2 generates synthetic gas. This technology makes it possible to take advantage of renewable electric energy generated within a microgrid, by using the excess of generated power and using...

Full description

Autores:
Salcedo Cortés, Andrea
Tipo de recurso:
Trabajo de grado de pregrado
Fecha de publicación:
2020
Institución:
Universidad de los Andes
Repositorio:
Séneca: repositorio Uniandes
Idioma:
spa
OAI Identifier:
oai:repositorio.uniandes.edu.co:1992/51524
Acceso en línea:
http://hdl.handle.net/1992/51524
Palabra clave:
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Electrólisis del agua
Hidrógeno
Generación de energía
Recursos energéticos renovables
Ingeniería
Rights
openAccess
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description Power to Gas (PtG) is an emerging technology, in which water electrolysis produces hydrogen that combined with CO2 generates synthetic gas. This technology makes it possible to take advantage of renewable electric energy generated within a microgrid, by using the excess of generated power and using it to feed the plant that performs the water electrolysis process. It is also an alternative for energy storage, since both hydrogen and synthetic gas can be stored in tanks. It is also an alternative for energy storage, since both hydrogen and synthetic gas can be stored in tanks. Additionally, the production of hydrogen and synthetic gas can be used to supply vehicles, to feed thermoelectric generation, and to integrate hydrogen into natural gas networks. PtG is a technology that can be used to provide multiple services within a microgrid. Existing projects around this technology currently use hydrogen mainly to create fuels, chemicals, and synthetic gas [9]. Despite its potential, this technology still has high costs, and therefore there are not many projects in place, nor much detailed research on its implementation. In Latin America, Argentina is the only country with a PtG plant as far as research is concerned [10]. Most of the projects are in Europe, especially in Germany and Denmark. Their main applications are based on the production of fuel, chemicals for industry and to inject hydrogen directly into the natural gas network. Therefore, this project seeks to analyze how viable it is to integrate PtG technology into a microgrid in terms of costs, production, energy benefits, useful life, among others; in the context of the microgrids of the isolated regions in Colombia. The present work is conformed in the following way: initially a set of definitions and concepts necessary for the understanding of physical phenomena associated to PtG and the production of hydrogen and synthetic gas are presented.
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This technology makes it possible to take advantage of renewable electric energy generated within a microgrid, by using the excess of generated power and using it to feed the plant that performs the water electrolysis process. It is also an alternative for energy storage, since both hydrogen and synthetic gas can be stored in tanks. It is also an alternative for energy storage, since both hydrogen and synthetic gas can be stored in tanks. Additionally, the production of hydrogen and synthetic gas can be used to supply vehicles, to feed thermoelectric generation, and to integrate hydrogen into natural gas networks. PtG is a technology that can be used to provide multiple services within a microgrid. Existing projects around this technology currently use hydrogen mainly to create fuels, chemicals, and synthetic gas [9]. Despite its potential, this technology still has high costs, and therefore there are not many projects in place, nor much detailed research on its implementation. In Latin America, Argentina is the only country with a PtG plant as far as research is concerned [10]. Most of the projects are in Europe, especially in Germany and Denmark. Their main applications are based on the production of fuel, chemicals for industry and to inject hydrogen directly into the natural gas network. Therefore, this project seeks to analyze how viable it is to integrate PtG technology into a microgrid in terms of costs, production, energy benefits, useful life, among others; in the context of the microgrids of the isolated regions in Colombia. The present work is conformed in the following way: initially a set of definitions and concepts necessary for the understanding of physical phenomena associated to PtG and the production of hydrogen and synthetic gas are presented.Power to Gas (PtG) es una tecnología emergente, que por medio de la electrólisis del agua produce hidrógeno y posteriormente lo mezcla con CO2 para producir gas sintético. Esta tecnología permite aprovechar los excedentes de energía eléctrica renovable de tipo intermitente dentro de una microrred, pues toma la energía sobrante y la utiliza para alimentar la planta que realiza el proceso de electrólisis del agua, tal y como se puede ver en la figura 2. Así mismo, es una alternativa para el almacenamiento de energía, ya que tanto el hidrógeno como el gas sintético se pueden almacenar en tanques. Por otro lado, la producción de hidrógeno y gas sintético puede ser aprovechada para abastecer vehículos, también puede usarse para la generación termoeléctrica, e inclusive se puede integrar el hidrógeno dentro de las redes de gas natural. Lo anterior muestra que el PtG es una tecnología que puede ser utilizada para prestar múltiples servicios dentro de una microrred. Actualmente los proyectos existentes alrededor de esta tecnología utilizan el hidrógeno principalmente para crear combustibles, químicos, y gas sintético [9]. A pesar de su potencial, esta tecnología aún tiene costos muy elevados, y por tanto no hay muchos proyectos vigentes, ni mucha investigación detallada de su implementación. En Latinoamérica, Argentina es el único país, hasta donde se investigó, que cuenta con una planta PtG [10]. La mayor parte de los proyectos se encuentran en Europa, en especial en Alemania y Dinamarca y sus aplicaciones principales se basan en la producción de combustibles, de químico para la industria y para inyectar el hidrógeno directamente a la red de gas natural. Es por esto, que este proyecto busca analizar qué tan viable es integrar en una microrred la tecnología PtG en términos de costos, producción, beneficios energéticos, vida útil, entre otros; el contexto de las microrredes de las ZNI en Colombia.Ingeniero EléctricoPregrado41 hojasapplication/pdfspaUniversidad de los AndesIngeniería EléctricaFacultad de IngenieríaDepartamento de Ingeniería Eléctrica y ElectrónicaAnálisis de viabilidad para la integración de tecnologías Power to Gas a partir de hidrógeno, dentro de la operación de una microrred eléctrica para zonas rurales en ColombiaTrabajo de grado - Pregradoinfo:eu-repo/semantics/bachelorThesishttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fhttp://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a85Texthttp://purl.org/redcol/resource_type/TPMicrorredes (Redes eléctricas inteligentes)Electrólisis del aguaHidrógenoGeneración de energíaRecursos energéticos renovablesIngeniería201533979PublicationTHUMBNAIL23011.pdf.jpg23011.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg10521https://repositorio.uniandes.edu.co/bitstreams/e25e6d6b-f535-4b97-b1b2-77699636b910/downloadabe06dcf507adae7a28666aaeca8c162MD55TEXT23011.pdf.txt23011.pdf.txtExtracted texttext/plain93077https://repositorio.uniandes.edu.co/bitstreams/7bef20c3-1e16-4f45-a5db-f17391bb3182/download4ca4477804d05ec2bd91a12a10c835a8MD54ORIGINAL23011.pdfapplication/pdf1066299https://repositorio.uniandes.edu.co/bitstreams/1ffb62bb-28e9-4d7f-ac14-e0059f441cab/download9a9907351eb77d4c3fe322389f8c1a1aMD511992/51524oai:repositorio.uniandes.edu.co:1992/515242023-10-10 19:23:43.115https://repositorio.uniandes.edu.co/static/pdf/aceptacion_uso_es.pdfopen.accesshttps://repositorio.uniandes.edu.coRepositorio institucional Sénecaadminrepositorio@uniandes.edu.co