Aplicación del Power to Gas al sector residencial

Sesé Alloza, Gladys
Romeo Giménez, Luis Miguel (dir.)

Universidad de Zaragoza, EINA, 2017
Departamento de Ingeniería Mecánica, Área de Máquinas y Motores Térmicos

Graduado en Ingeniería de Tecnologías Industriales

Resumen: El cambio climático es un tema actual y el uso de las energías renovables está en alza, siendo esenciales para conseguir un futuro energético de bajo carbono. Sin embargo, estas energías son fluctuantes e intermitentes por lo que la tecnología de almacenamiento es el factor clave para su implantación futura. El sistema Power to Gas se propone como un método alternativo para transformar la energía eléctrica renovable sobrante en hidrógeno. Este gas puede ser posteriormente convertido en metano sintético para poder satisfacer mediante su combustión la demanda térmica de una instalación. Por lo tanto, el principal objetivo de este proyecto es el diseño y estudio económico de un sistema Power to Gas para cubrir las necesidades tanto eléctricas como térmicas de un complejo residencial. El estudio se centra en este sector dado que su consumo representa la tercera parte de las emisiones de gases efecto invernadero por lo que su potencial de mejora es muy alto. En las primeras partes del proyecto se contextualiza el porqué del Power to Gas, hablando sobre el cambio climático, la contaminación por dióxido de carbono y sus técnicas de captura. También se habla de las energías renovables y de su integración en el sector residencial, destacando la solar fotovoltaica por ser la más utilizada. Además, se proponen edificios singulares para la implantación del Power to Gas en ellos, escogiendo las piscinas climatizadas como sector potencial de cambio por sus grandes consumos térmicos y eléctricos, estudiados en puntos sucesivos de la presente memoria. Tras estos estudios se calcula el campo solar que satisface tanto la demanda eléctrica de la piscina climatizada tipo estudiada, como parte de la térmica. Se llega a la conclusión de que para satisfacer los consumos serían necesarios unos 3.000 m2. Con la energía eléctrica excedente establecida, se diseña el sistema Power to Gas, analizando cada uno de los componentes que forman parte de él. Estos son el electrolizador, el buffer de hidrógeno, el metanizador y la caldera. Finalmente, se realiza un análisis económico de viabilidad de la instalación, llegando a la conclusión de que hoy en día la implantación Power to Gas en este sector residencial no es económicamente viable al resultar 15-38 ct/kWh más caro que la utilización de combustibles fósiles convencionales. Esto es debido a lo poco madura que todavía se encuentra la aplicación y a la baja eficiencia global. Sin embargo, esta aplicación arroja ventajas importantes que hay que considerar si se quieren lograr los objetivos acordados en la COP21 de disminución de carbono. Esta tecnología podría evitar anualmente 140 toneladas de carbono, además de generar estabilidad eléctrica a la red. Por lo tanto, si su tecnología mejorase en los próximos años, se estaría hablando de una aplicación muy prometedora para ayudar a mitigar el cambio climático.

Tipo de Trabajo Académico: Trabajo Fin de Grado