Reaprofitament i emmagatzematge de l'excedent elèctric produït a la planta fotovoltaica del Campus Sud en forma d’hidrogen

Universitat Politècnica de Catalunya Escolta Tècnica Superior d’Enginyeria Industrial de Barcelona Reaprofitament i emmagatzematge de l'excedent elèctric produït a la planta fotovoltaica del Campus Sud en forma d’hidrogen Treball de fi de grau Grau en enginyeria de les tecnologies industrials (geti) MEMÒRIA Autor: Antoni Feliubadaló Borràs Director: Roberto Villafáfila Robles Convocatòria: Gener de 2021 Memòria 2 Memòria 3 Resum Aquest projecte de fi de grau és un estudi de viabilitat del reaprofitament i emmagatzematge en forma d’hidrogen de l’excedent elèctric teòric generat a la planta fotovoltaica projectada pel Campus Sud de la Universitat Politècnica de Catalunya. Mitjançant les dades de consum elèctric recollides pels informes SIRENA dels darrers anys als edificis de la UPC i la projecció de generació de la instal·lació fotovoltaica dissenyada, es pretén determinar la viabilitat energètica i econòmica de la introducció de l’hidrogen com a vector energètic al campus. El principi de funcionament de la proposta es basa en l’emmagatzematge d’energia en forma d’hidrogen, obtingut a través de l’electròlisi de l’aigua corrent, per al seu futur ús. L’energia utilitzada en el procés, s’obtindrà de l’excedent elèctric produït per les plaques fotovoltaiques com a alternativa a la venta d’aquest excedent a la xarxa. L’estudi ha partit de les dades simulades per a la planta de generació projectada a l’edifici de FME (Facultat de Matemàtiques i Estadística), per a una posterior distribució a altres escoles del Campus Sud. Un cop obtingudes les corbes de generació horàries de la instal·lació, s’ha fet un anàlisi energètic i econòmic amb l’objectiu de determinar la viabilitat de l’hidrogen com a vector energètic de abastir la demanda de consum del campus en diferents escenaris. Memòria 4 Memòria 5 Abstract This final degree project is a feasibility study for the reuse and storage of the theoretical surplus electricity generated at the photovoltaic plant projecte dat the Campus Sud of the Universitat Politècnica de Catalunya in the form of hydrogen. Through the electricity consumption data collected by the SIRENA reports of recent years in the UPC buildings and the generation projection of the designed photovoltaic installation, the aim is to determine the energetic and economic viability of the introduction of hydrogen as an energy vector on campus. The operating principle of the proposal is based on the storage of energy in the form of hydrogen, obtained through the electrolysis of running water, for future use. The energy used in the process will be obtained from the surplus electricity produced by photovoltaic panels as an alternative to the sale of said surplus to the grid. The study is based on simulated data for the generation plant projected in the FME (Facultat de Matemàtiques i Estadística) building, for later distribution to other schools on Campus Sud. Once the installation's hourly generation curves are obtained, an energy and economic analysis is performed with the aim of determining the viability of hydrogen as an energy vector to supply the consumption demand of the campus in different scenarios. Memòria 6 Memòria 7 Índex Resum ................................................................................................................................ 3 Abstract ............................................................................................................................. 5 Índex de figures .................................................................................................................. 9 Índex de taules ................................................................................................................. 11 Glossari ............................................................................................................................ 13 1. Introducció ................................................................................................................... 15 1.1 Motivació del projecte ............................................................................................. 15 1.2 Objectius del projecte .............................................................................................. 15 1.3 Abast del projecte ................................................................................................... 15 2. Estat de l’art ................................................................................................................ 17 2.1 L’hidrogen............................................................................................................... 17 2.2 Producció d’hidrogen .............................................................................................. 18 2.3 Emmagatzematge de l’hidrogen .............................................................................. 21 2.4 Usos de l’hidrogen ................................................................................................... 23 2.5 Distribució i aprofitament de l’hidrogen .................................................................. 25 2.6 Economia i mercat de l’hidrogen ............................................................................. 26 3. Regulació vigent sobre les instal·lacions d’hidrogen ...................................................... 29 3.1 Regulació producció ................................................................................................ 29 3.2 Regulació emmagatzematge estacionari ................................................................... 30 3.3 Regulació distribució ............................................................................................... 31 3.4 Normativa aplicable ................................................................................................ 31 4. Emplaçament ............................................................................................................... 33 4.1 Emplaçament .......................................................................................................... 33 5. Instal·lació proposada ................................................................................................... 35 5.1 Procés ..................................................................................................................... 35 5.2 Instal·lació .............................................................................................................. 35 5.3 Escenaris de consum d’hidrogen .............................................................................. 39 6. Anàlisi de dades ........................................................................................................... 43 6.1 Generació fotovoltaica ............................................................................................. 43 6.2 Demanda energètica ................................................................................................ 45 6.3 Capacitat de generació de l’electrolitzador .............................................................. 50 7. Estudi energètic ............................................................................................................ 53 Memòria 8 7.1 Estalvis ................................................................................................................... 53 8. Estudi econòmic ........................................................................................................... 55 8.1 Estalvis econòmics .................................................................................................. 55 8.2 Estudi per escenaris ................................................................................................ 56 8.3 Inversió inicial ......................................................................................................... 56 9. Impacte ambiental ........................................................................................................ 57 9.1 Emissions de CO2 .................................................................................................... 57 Conclusions ...................................................................................................................... 59 Pressupost ........................................................................................................................ 61 Agraïments....................................................................................................................... 63 Bibliografia ....................................................................................................................... 65 Memòria 9 Índex de figures Figura 1. Diagrama de principi de l’electròlisi de l’aigua. ................................................. 19 Figura 2, Esquema d’un dipòsit d’hidrogen comprimit. .................................................... 22 Figura 3. Usos de l’hidrogen com a vector energètic. ........................................................ 23 Figura 4, Diagrama de principi de la pila de combustible. ................................................ 24 Figura 5, Il·lustració de presentació del pla autonòmic de transició energètica de Catalunya [4]. ................................................................................................................... 28 Figura 6. Esquema de generació, emmagatzematge i ús de l’hidrogen. ............................. 35 Figura 7. Esquema de construcció d’un electrolitzador PEM (ideagreen.es) ..................... 37 Figura 8, Pila de combustible (hidrogen) .......................................................................... 38 Figura 9. Divisió de franges horàries del preu de la llum .................................................. 39 Figura 10. Diagrames de producció i factors de rendiment de la planta fotovoltaica per mesos naturals. ................................................................................................................. 43 Figura 11, Diagrama de pèrdues energètiques anuals. ....................................................... 45 Figura 12. Corba de consum FME (2019) ......................................................................... 46 Figura 13. Corba de consum EPSEB (2019) ..................................................................... 46 Figura 14. Corba de consum ETSAB (2019). .................................................................... 47 Figura 15. Comparació de generació i consum total (FME, EPSEB, ETSAB) .................. 47 Figura 16. Generació i consum FME ................................................................................ 48 Figura 17. Generació i Consum FME (01/04/2019) .......................................................... 49 Figura 18. Consum total i generació setmanal .................................................................. 49 Figura 19. Evolució del consum d’energia i emissions de CO2 ........................................... 57 Figura 20, Instal·lació electrolitzadora comercialitzada per AVICRYO (AVICRYO, 2021, https://es.avicryo.com/). ................................................................................................. 58 Memòria 16 Memòria 17 2. Estat de l’art En aquest capítol s’analitza l’estat de l’art de les tecnologies de obtenció i emmagatzematge d’hidrogen, així com del mercat i l’economia entorn aquest. 2.1 L’hidrogen L’hidrogen (H) és l’element químic més abundant a l’univers. Com a tal, l’hidrogen no és una font primària d’energia com ho serien el carbó, el gas natural o el petroli. L’hidrogen diatòmic (objecte de l’estudi actual) no es troba lliure a la naturalesa, tant sols en les capes superiors de l’atmosfera en concentracions ínfimes i per tant, per al seu ús com a vector energètic, és d’obtenció artificial per mitjà de processos químics. El principi d’aquests processos és l’extracció a partir de fonts naturals portadores d’hidrogen. Al analitzar l’hidrogen com a possible vector i comparar-lo amb els tradicionals combustibles, ens trobem amb que en la seva combustió, l’hidrogen únicament genera vapor d’aigua com a residu del procés. Des de un punt de vista energètic, l’hidrogen té la major relació energia/massa de la Taula 1. Per contrari, donada la seva condició gasosa i la seva reduïda massa, la seva relació energia/volum és la més baixa dels combustibles usats habitualment. Taula 1. Comparativa de densitats energètiques dels combustibles més comuns [1] 1 LHV: Lower Heating Value (Poder calorífic inferior) 2 HHV: Higher Heating Value (Poder calorífic superior) Deixant a banda les capacitats energètiques de l’hidrogen, la combustió d’aquest presenta avantatges significatives en el seu impacte ambiental. El procés de combustió de l’hidrogen no produeix gasos d’efecte hivernacle, és per això que es presenta com un ferm candidat per a la reducció d’emissions de CO2 (diòxid de carboni) i la substitució de combustibles com el gas natural a nivell industrial. Existeixen diversos processos químics per a la producció d’hidrogen, tots ells amb grans diferències en quant al “contenidor” i el mètode de separació. A continuació, es fa una breu introducció dels diversos processos emprats actualment per a l’obtenció d’hidrogen diatòmic, fent especial èmfasi en l’electròlisi, procés d’especial interès per a aquest estudi. 1 2 Memòria 18 2.2 Producció d’hidrogen Actualment, tot i representar un percentatge molt baix entre els combustibles usats, l’hidrogen mostra un ampli ventall de processos per a la seva obtenció. Com s’ha comentat prèviament, l’hidrogen no és una font primària d’energia i per tant s’ha de processar de manera que pugui ser emprat com a vector energètic. Els processos més estesos i amb més experiència acumulada són els següents: 2.2.1 Reformat d’hidrocarburs El procés de reformat consisteix en la mescla d’hidrocarburs (principalment gas natural donada la seva alta concentració en metanol) amb vapor a altes temperatures i baixes pressions. La reacció química és: 𝐶𝐻4+ 𝐻2𝑂 → 𝐶𝑂 + 3𝐻2 Aquest procés té una alta demanda d’energia tant per a la pròpia reacció com per a donar les condicions necessàries al vapor d’aigua. Per altra banda, aquest procés ha de tenir en compte també les diverses impureses del gas natural (principalment sofre “S”) i tractar-les prèviament en una etapa d’eliminació i alhora, a través de un o fins i tot dos reactors, es transforma en hidrogen addicional. El procés de reformat d’hidrocarbur per vapor acumula certa experiència a nivell industrial que, lligat a la creixent infraestructura de distribució de GLP en fa un bon candidat a gran escala. La principal problemàtica, però, és el residu de carboni i compostos de sofre en les superfícies catalítiques que no està encara resolt. 2.2.2 Electròlisi de l’aigua L’electròlisi de l’aigua es neix l’any 1800 amb el descobriment del procés de separació electrolítica de la molècula de l’aigua per Nicholson i Carlisle, seguit per la formulació de Michael Faraday l’any 1820. Des d’aleshores, l’interès per aquest procés ha tingut punts àlgids, mostrant-se com una alternativa als combustibles fòssils en la crisi del petroli de la dècada dels 70 i la crisi climàtica global. L’electròlisi de l’aigua, com s’ha explicat anteriorment, consisteix en el pas d’un corrent elèctric entre dos elèctrodes submergits en aigua com es mostra en la figura 1: (1) Memòria 19 Figura 1. Diagrama de principi de l’electròlisi de l’aigua. El procés és relativament senzill: mitjançant un corrent elèctric, es força la descomposició de l’aigua en hidrogen i oxigen. Al càtode (elèctrode negatiu) s’hi crea una càrrega negativa, atraient els electrons de l’aigua. Per tancar el flux elèctric, les molècules d’aigua properes al càtode, es trenquen i descomponen en un ió hidrogen H+ i un ió hidròxid OH-. La reacció és la següent: 𝐻2𝑂 → 𝐻++ 𝑂𝐻− L’aigua es descompon en ions amb càrrega ja que l’àtom d’oxigen és més electronegatiu que l’hidrogen. Això permet, a més, que l’ió hidròxid resultant sigui més estable. Resultant d’aquest trencament, s’obté un ió hidrogen que, al reaccionar amb els electrons del càtode resulta en un àtom d’hidrogen neutre: 𝐻++ 𝑒−→ 𝐻 Aquest àtom, en conseqüència, s’uneix amb una altre àtom fruit de la mateixa reacció formant una molècula d’hidrogen: 𝐻 + 𝐻 → 𝐻2 De manera simultània, l’ànode (elèctrode positiu) retira l’electró que l’ió hidròxid havia obtingut de l’àtom d’hidrogen. L’ió resultant, es recombina amb tres altres ions formant la següent reacció: 4𝑂𝐻−→ 𝑂2+ 𝐻2𝑂 D’aquesta manera, es tanca el circuit resultant en una molècula d’oxigen estable i l’emmagatzematge de l’energia aportada per la bateria en forma d’hidrogen. (2) (3) (4) (5) Memòria 20 2.2.2.1 Electrolitzadors Actualment, la tecnologia entorn l’electròlisi ha avançat considerablement en diversos tipus d’electrolitzadors. Els tres tipus explicats a continuació són els que, a dia d’avui, resulten més prometedors en quant a eficiència i viabilitat. Electrolitzadors d’alcalí líquid Aquests electrolitzadors compten amb una gran experiència a nivell industrial i producció a gran escala. Donada la baixa conductivitat elèctrica de l’aigua corrent, aquests electrolitzadors utilitzen un electròlit líquid dissolt en l’aigua (usualment, una solució del 25% d’hidròxid de potassi). Aquest tipus d’electrolitzadors ha assolit, en determinats casos, eficiències de fins el 80%. Electrolitzadors de membrana polimèrica (PEM) El principi d’aquests electrolitzadors és l’ús d’una membrana d’intercanvi de protons en substitució de l’electròlit líquid. Els electrolitzadors de membrana polimèrica encara estan en fases de desenvolupament però ja en el mercat, usats per a produccions a més petita o mitjana escala. S’alimenten d’aigua pura i produeix un hidrogen molt pur (99,999%) que es pressuritza directament en el sistema. Amb aquest tipus d’electrolitzadors s’obté una resposta ràpida amb fluxos elevats de producció, requeriments necessaris per a l’acumulació d’energia procedent de fonts renovables, donat el seu caràcter fluctuant. Els principals inconvenients d’aquest tipus d’electrolitzadors són la obtenció dels materials i el cost d’aquests. Electrolitzadors d’òxid sòlid Els electrolitzadors d’òxid sòlid, a diferència dels altres tipus esmentats, treballen a altes temperatures (800-1000ºC) substituint l’electròlit per un d’òxid sòlid. El procés d’electròlisi varia lleugerament sent les reaccions al càtode i a l’ànode les següents respectivament: 𝐻2𝑂 (𝑔)+ 2𝑒−→ 𝐻2 (𝑔)+ 𝑂2− 𝑂2− → 12 ⁄ 𝑂2+ 2𝑒− L’aigua entra a la cel·la en estat vapor i amb el pas de corrent les molècules d’hidrogen s’acumulen al càtode, mentre els ions d’oxigen penetren a través de l’electròlit sòlid fins l’ànode on resulten en molècules d’oxigen. Aquest procés es presenta com el més ferm candidat a una electròlisi 100% eficient en un futur tot i que, a hores d’ara, presenta diverses complicacions com ara les altes temperatures (incompatibles amb les tecnologies d’energies renovables actuals) i la degradació dels materials donades les condicions de treball. (6) (7) Memòria 21 2.2.3 Processos tèrmics Amb la descomposició de certs compostos a altes temperatura aprofitant fonts energètiques com ara reactors nuclears o forns solars, es pot generar hidrogen net. Entre aquests mètodes trobem el reformat, la gasificació o la piròlisi. Tots aquests processos depenen de la temperatura emprada podent arribar als 2.500K que els fan, en certa mesura, inaplicables a la pràctica. Disminuint la temperatura, trobem mètodes com la descomposició de sulfats metàl·lics. El procés consisteix en la descomposició tèrmica a temperatures properes als 1.100K, on es genera l’òxid metàl·lic i gasos. En una segona etapa, l’òxid metàl·lic s’oxida amb vapor d’aigua i el propi òxid, generant de nou l’inicial compost i alliberant oxigen. Aquest mètode presenta una elevada eficiència i no genera diòxid de carboni però no s’ha arribat a implementar mai a escala industrial i per tant no es tenen dades que l’assegurin com a viable en un futur. 2.2.4 Altres processos “verds” Existeixen altres processos on les emissions contaminants són nul·les que parteixen de contenidors naturals com ara el reformat de precursors renovables (etanol i sucres) o la biofotòlisi de l’aigua, que donades dificultats en els catalitzadors o la manca d’experiència industrial fan que no es tinguin en compte en aquest estudi. 2.3 Emmagatzematge de l’hidrogen L’emmagatzematge, resulta encara una barrera en l’ús de l’hidrogen com a vector energètic. L’emmagatzematge es pot classificar segons sigui estacionari o no. El primer cas fa referència a l’emmagatzematge en els punts de producció, distribució o consum estacionari. El segon, fa referència a l’emmagatzematge i ús durant el transport. Les dificultats que es troben en l’ús del hidrogen durant el transport no seran estudiades en aquest projecte, doncs no és l’objecte que ens ocupa. En quant l’emmagatzematge d’hidrogen estacionari, es troben diferents possibilitats que varien en l’estat de l’hidrogen i la seva forma o contenidor: - Dipòsits d’hidrogen comprimit - Dipòsits d’hidrogen líquid criogènic. - Hidrurs químics - Materials en estat sòlid. 2.3.1 Hidrogen comprimit L’hidrogen a temperatura ambient es troba en estat gasós i donada la densitat energètic per volum (Taula 1), s’emmagatzema a altes pressions en dipòsits construïts específicament per Memòria 22 a aquesta finalitat. Existeix una àmplia experiència en dipòsits d’hidrogen comprimit, però els reptes que presenten a nivell de costos, resistència als impactes i transport en vehicles es mantenen a l’ordre del dia. Els dipòsits en qüestió, es fabriquen en una paret exterior d’acer revestit interiorment amb una segona paret de polímer (malla de polietilè o nylon) coberta en una fibra de grafit i reforç d’epoxi. Aquests dipòsits estan certificats per a emmagatzemar gasos a pressions de l’ordre dels 700 bars i s’han utilitzat històricament per a gas metà. Tot i els bons resultats en altres gasos a altes pressions, l’hidrogen presenta una major permeabilitat, que resulta en una penetració del tanc i una pèrdua gradual en la pressió interior. Aquest fet es, amb el degut estudi, podria solucionar-se amb la creació d’una barrera aplicada al revestiment interior per a la difusió de l’hidrogen. Existeixen ja empreses a nivell internacional que declaren haver resolt el problema mitjançant capes amb un baix nivell de permeabilitat, alta adhesió al polímer interior dels dipòsits, baixa massa afegida i reduït cost econòmic. Figura 2, Esquema d’un dipòsit d’hidrogen comprimit. 2.3.2 Altres mètodes d’emmagatzematge L’emmagatzematge d’hidrogen, com s’ha exposat anteriorment, no es redueix a la seva compressió. S’han estudiat altres mètodes com la seva liquació a través del cicle d’expansió de Joule-Thompson, l’emmagatzematge mitjançant l’absorció reversible d’hidrogen per part d’hidrurs metàl·lics o l’emmagatzematge en hidrurs químics. Tots aquests processos, tot i haver tingut aplicacions industrials històricament, no són aplicables al nostre cas, doncs el seu cost econòmic i elevada demanda d’infraestructures dedicades impedeix la seva implantació en un edifici universitari. Memòria 23 2.4 Usos de l’hidrogen com a vector energètic L’hidrogen és utilitzat en diferents quantitats i estats per a un ampli ventall d’usos ja sigui formant part de processos químics amb diferents etapes o com a principi i final de diferents utilitats. A continuació s’enumeren i expliquen breument els principals usos de l’hidrogen. Figura 3. Usos de l’hidrogen com a vector energètic. 2.4.1 Producció d’amoníac Un dels usos principals a nivell mundial de l’hidrogen és la producció d’amoníac a través del procés Haber-Bosch. Aquest procés, mitjançant la reacció de nitrogen gas i hidrogen gas a través d’un catalitzador de ferro i òxids d’alumini, produeix amoníac, essencial per a la indústria química global. Tot i la importància d’aquest procés i la revolució que implicà el seu descobriment en la indústria dels fertilitzants, també resulta ser un procés amb un elevat impacte ambiental. L’excés de nitrats a mars i rius i l’enriquiment de la troposfera en ozó són problemàtiques estretament lligades amb aquest procés i, en concret amb l’amoníac. 2.4.2 “Hydrocracking” L’”hydrocracking” o hidrocracking és un procés de refinat del petroli a través del qual es trenca en molècules més simples com el querosè o la benzina. Aquest procés utilitza hidrogen en estat gasós a altes pressions i temperatures per a l’obtenció dels hidrocarburs combustibles líquids. La quantitat d’hidrogen usat per a aquest procés representa quasi la meitat de l’hidrogen produït a nivell mundial. 2.4.3 Piles de Combustible La pila de combustible és dispositiu electroquímic basat en la conversió, com les piles convencionals, d’energia química en elèctrica. El principi de les piles o cel·les d’hidrogen parteix d’un combustible (hidrogen) i un oxidant (generalment oxigen) per, a través de les degudes reaccions produir aigua, electricitat en Memòria 24 corrent continu i calor. Similarment amb els dispositius d’electròlisi, aquestes piles estan compostes per dos elèctrodes (ànode i càtode) i un electròlit. Figura 4, Diagrama de principi de la pila de combustible. Les reaccions que es duen a terme a l’ànode i al càtode són les següents respectivament: 𝐻2→ 2𝐻++ 2𝑒− 12 ⁄ 𝑂2 + 2𝐻++ 2𝑒−→ 𝐻2𝑂 Resultant en la reacció global: 𝐻2+ 12 ⁄ 𝑂2→ 𝐻2𝑂 El combustible (hidrogen) s’injecta a la cel·la del ànode que, en presència d’un catalitzador, es dissocia en ions positius i electrons. L’oxidant (oxigen o aire), penetra pel càtode i es dissocia en ions negatius, també en presència del catalitzador. Els ions d’hidrogen migren a través de l’electròlit que impedeix el pas dels electrons i els força a circular pel circuit extern. D’aquesta manera, al càtode tornen a recombinar-se i es produeix aigua i energia tèrmica. Aquestes cel·les de combustible, apilades i connectades en sèrie formen el que es coneix com a pila de combustible. Donada l’energia tèrmica generada el procés electroquímic, les cel·les han d’anar intercalades amb sistemes que permetin dissipar la calor produïda. Existeixen diversos tipus de piles de combustible, variant en l’electròlit emprat, la temperatura de treball i el rang de potència. (8) (9) (10) Memòria 25 Electròlit Membrana de polímer sòlid Solució alcalina Àcid Fosfòric Carbonats fosos Òxid Sòlid Temperatura de treball (ºC) 60 - 80 100 – 120 200 – 250 600 – 700 800 – 1000 Rang de potència 5 – 250 kW 5 – 150 kW 50 kW – 11 MW 100 kW – 2 MW 100 – 250 kW Eficiència 85% 55% 40% 60% 75% Avantatges Baixa temperatura . Dinàmic. Baixa corrosió i mantenimen t Major eficiència. Reacció catòdica més ràpida. Accepta H2 impur. Reformat intern. Cogeneració. Reformat intern. Cogeneració Aplicacions Transport. Generació portàtil. Residencial. Espacial. Generació elèctrica distribuïda i calor. Generació elèctrica distribuïda i calor. Generació elèctrica distribuïda i calor. Taula 2. Comparativa característiques piles de combustible. 2.4.4 L’hidrogen per a combustió A part de les diferents utilitats exposades, l’hidrogen també pot ser usat per a la combustió en motors d’explosió interna. Aquesta via, tot i ser molt atractiva en el món de l’automoció, requereix d’una amplia infraestructura per a la correcta implementació i distribució. A hores d’ara, encara no s’han reduït suficientment els costos de producció ni emmagatzematge per tal de que sigui una realitat present o ni tant sols una alternativa a mitjà termini. Les principals dificultats que es troben en aquest àmbit d’aplicació són la seguretat en la distribució i emmagatzematge en transports (cotxes, busos, etc.) i l’elevat cost i la manca d’experiència en les “hidrogeneres” (estacions de servei amb distribució d’hidrogen). 2.5 Distribució i aprofitament de l’hidrogen La distribució del hidrogen varia segons la seva producció, ja sigui centralitzada o descentralitzada. En cas de produir-se de manera centralitzada, apareix la dificultat de distribuir-lo de manera eficient i respectuosa amb el medi ambient a través d’infraestructures adequades. En cas de produir-se de manera descentralitzada, el procés es simplifica ja que aquesta infraestructura es redueix en gran mesura. Memòria 32 - RD 919/2006, del 28 de juliol, pel qual s’aprova el Reglament tècnic de distribució i utilització de combustibles gasosos i les seves instruccions tècniques complementàries ICG 01 a 11. - RD 2060/2008, del 12 de desembre, pel qual s’aprova el Reglament d’equips a pressió i les seves instruccions tècniques complementàries. - RD 709/2015, del 24 de juliol, pel qual s’estableixen els requisits essencials de seguretat per a la comercialització d’equips a pressió. - RD 840/2015, de 21 de setembre, pel qual s’aproven mesures de control dels riscos inherents als accidents greus en els que intervenen substàncies perilloses. - RD 656/2017, del 23 de juny, pel qual s’aprova el Reglament d’emmagatzematge de productes químics i les seves instruccions tècniques MI E APQ 0-10, especialment la MI E-APQ-5. - NTP-50. - Normatives UNE aplicables. Memòria 33 4. Emplaçament En aquest punt es determina l’emplaçament i la situació de la instal·lació fotovoltaica aprovada i la instal·lació de producció d’hidrogen a projectar. 4.1 Emplaçament Com comentat en el apartats anteriors d’aquest document, la instal·lació fotovoltaica està projectada i aprovada en el Campus Sud de la UPC, incloent dins aquesta zona la Facultat de Matemàtiques i Estadística, l’Escola Tècnica Superior d’Arquitectura de Barcelona i l’Escola Politècnica Superior d’Edificació de Barcelona. La instal·lació de producció d’hidrogen, per tant, i l’estudi de viabilitat, estan centrats en l’abastiment d’aquests tres equipaments, les referencies cadastrals i localitzacions exactes dels quals queden recollides a la següent taula. Edifici Referència Cadastral Direcció Coordenades FME 6118501DF2861G0001FS C/ Pau Gargalló, 10 N218 41º23’01”N 2º06’56”E ETSAB 5919701DF2851H0001LJ Av. Diagonal, 649 41º23’01”N 2º06’51”E EPSEB 5919701DF2851H0001LJ Av. Diagonal, 649 41º23’01”N 2º06’48”E Taula 3. Equipaments que formen el Campus Sud de la UPC. En quant a la instal·lació generadora d’hidrogen, per facilitat i reducció de costos, es considera que l’emplaçament idoni seria al centre de transformació del Campus Sud. Tot i aquesta premissa, l’estudi de la sala o planta optimes per a l’emplaçament exacte de la instal·lació d’hidrogen quedaran pendents per a futurs estudis o projectes. Memòria 34 Memòria 35 5. Instal·lació proposada En aquest capítol, s’introdueix el cas d’estudi, definint el procés de generació de l’hidrogen i les seves característiques tan físiques com energètiques. 5.1 Procés Havent fet ja una breu introducció als diferents mètodes de producció d’hidrogen, cal escollir el procés amb la millor relació entre cost i rendiment energètic que s’adapti a les necessitats i a les limitacions de les infraestructures del Campus Sud de la UPC. Fent una ràpida observació dels arguments exposats, la localització de la instal·lació projectada i el cost econòmic i energètic de les opcions enumerades, el procés més adequat per al nostre estudi és l’electròlisi d’aigua mitjançant un electrolitzador de membrana polimèrica (PEM) per a l’emmagatzematge en dipòsits d’hidrogen comprimit per a la seva posterior transformació a través de piles de combustible. Per tant, la instal·lació proposada tindria el següent esquema: Figura 6. Esquema de generació, emmagatzematge i ús de l’hidrogen. 5.2 Instal·lació 5.2.1 Instal·lació fotovoltaica La instal·lació fotovoltaica de la qual parteix l’estudi ha estat projectada i acceptada recentment a través d’una licitació. Les característiques bàsiques de la instal·lació queden recollides a la següent taula: Tipus d’instal·lació Tipus d’integració: Coberta Tipologia: Autoconsum amb excedents Inclinació: 10º en cobertes laterals i nord, 25º en coberta sud Taula 4. Descripció instal·lació fotovoltaica. Planta Fotovoltaica Electrolitzador PEM Dipòsits d'hidrogen comprimit Pila de combustible Xarxa elèctrica Memòria 36 Dades planta fotovoltaica Potència pic [kWp]: 214,40 Potència nominal [kW]: 200 Inversors de potència Nº d’inversors: 4 Potència inversors: 50 Tensió [V]/Freqüència [Hz]: 400/50 Camp fotovoltaic Nº total de mòduls: 670 Tipus de tecnologia: Monocristal·lins Potència dels mòduls [Wp]: 320 Composició. Nº strings (files): 34 strings, 22 strings de 19 moduls + 12 strings de21 moduls Superfície total (m2): 1.119 m2 Dades de generació Estimació energia generada [kWh/any] 300.660 Taula 5, Característiques tècniques planta fotovoltaica. Les característiques tècniques i la justificació del dimensionament de la instal·lació fotovoltaica es pot trobar al projecte tècnic de la licitació, penjat de manera pública a la plataforma de contractació pública de la Generalitat de Catalunya. En quant a les característiques d’importància per al nostre estudi, ens centrem en les estimacions de generació de la planta per part del projecte tècnic. Aquestes estimacions s’han dut a terme a través de programari de reconegut prestigi en l’àmbit i els donarem com a bons, ja que el nostre objecte d’estudi no és la pròpia planta fotovoltaica si no la planta d’electròlisi, en la qual ens centrem en el proper apartat. 5.2.2 Instal·lació d’hidrogen En aquest punt, es defineix la solució tecnològica entorn la instal·lació de generació d’hidrogen i els seus components. El dimensionament, però, serà posterior a l’anàlisi de necessitats energètiques dels edificis (punt 6.4). Partint de l’anàlisi de l’estat de l’art dels diferents tipus d’instal·lacions de generació i distribució d’hidrogen, escollim els següents components per a la instal·lació d’estudi: Element generador Element de emmagatzematge Element de conversió Electrolizador PEM Tancs d’hidrogen comprimit Pila de combustible Taula 6, Elements escollits per la instal·lació d’estudi. Memòria 37 Per a la simplicitat de la instal·lació, tota la infraestructura es trobaria localitzada en dues sales contigües. En una primera sala s’hi instal·laria l’electrolitzador i els dipòsits d’hidrogen. En la segona sala, hi trobaríem les piles de combustible i la instal·lació de reinjecció a la xarxa elèctrica del Campus. Element generador Donades les consideracions aportades, els electrolitzadors de membrana polimèrica són els que més s’ajusten a les necessitats i limitacions de l’escenari proposat. Aquests són capaços de treballar de manera eficient i dinàmica en intervals discontinus de disponibilitat d’energia elèctrica, podent-se adaptar d’aquesta manera a les condicions de generació d’electricitat d’una planta fotovoltaica com és el nostre cas. A la vegada, a diferència dels electrolitzadors en medi alcalí, l’aigua usada no necessita de cap tractament previ, ja que intercanvia l’electròlit líquid per un de sòlid, reduint així el cost i la infraestructura necessària de la instal·lació. Afegit a les avantatges ja exposades, els electrolitzadors PEM conten amb una àmplia experiència en la producció d’hidrogen industrial tant a petita com a mitjana escala, mostrant-se així com el més ferm candidat per a una instal·lació de generació d’hidrogen viable energètica i econòmicament. Figura 7. Esquema de construcció d’un electrolitzador PEM (ideagreen.es) Element d’emmagatzematge En quant a l’emmagatzematge de l’hidrogen produït, el mètode més eficient i econòmic són els dipòsits d’hidrogen comprimit. Com s’ha explicat anteriorment, aquests compten amb una àmplia experiència i redueixen, en comparació amb la resta de mètodes, els costos d’instal·lació i el manteniment. Segons l’estudi de l’estat de l’art del dipòsits d’hidrogen comprimit, la opció més viable són els dipòsits de doble paret d’acer i polímer (malla de polietilè o nylon) coberta en una fibra Memòria 38 de grafit i reforç d’epoxi. Aquests tenen l’índex més baix de permeabilitat i per tant més alt de manteniment de la pressió del gas. L’únic inconvenient d’aquesta solució és la necessitat d’una sistema de compressió. Aquests sistemes tenen una demanda energètica de l’ordre de 2,6 kWh/kgH2 i per tant s’haurà de tenir en compte en l’estudi energètic. Existeixen diversos fabricants que, tot i les diferències en el procés de fabricació dels dipòsits, comparteixen els requisits de impermeabilitat i resistència mecànica. Element de conversió L’element de conversió, en aquest cas, serà l’element encarregat de reconvertir l’energia electroquímica de l’hidrogen i injectar-la a la xarxa de la universitat. Tenint en compte els diferents arguments exposats en els anteriors apartats, la opció més viable són les piles de combustible. El funcionament d’aquestes piles, a diferència dels electrolitzadors, requereix d’un flux constant d’hidrogen per al seu funcionament, en aquest cas, provinent dels dipòsits d’hidrogen comprimit. Aquestes piles, degudament connectades, s’encarregarien de distribuir a través de la instal·lació elèctrica, el corrent generat en el procés de reconfiguració de l’hidrogen en aigua. Figura 8, Pila de combustible (hidrogen) Memòria 39 5.3 Escenaris de consum d’hidrogen Per al correcte anàlisi econòmic i energètic de la instal·lació i amb l’objectiu de descartar escenaris o apostes que poguessin esbiaixar els resultats de l’estudi, cal tenir en compte diferents escenaris en quant el consum de l’energia emmagatzemada en forma d’hidrogen. Com a punt de partida prenem els següents escenaris: - Consum en episodis de “no producció” per part de la instal·lació fotovoltaica. - Consum en franges horàries “cares” 10 Els diferents escenaris pretenen trobar la opció òptima sense descartar la instal·lació com a “no viable” si els resultats no són favorables. Cal valorar el fet de que la instal·lació no sigui capaç de suplir completament la demanda energètica dels edificis en tots els moment de “no producció”, és per això que s’inclou un segon escenari donat el context actual entorn les tarifes energètiques. Aquesta segona opció, obra una porta a la viabilitat del projecte ja que els intervals “punta” podrien ser suplerts per l’hidrogen produït en altres franges. Figura 9. Divisió de franges horàries del preu de la llum 11 10 Aquest 2022, donades les oscil·lacions del preu de la llum les distribuidores han optat per crear horaris en els quals canvia el preu de la llum, establint hores “punta”, “planes” o “vall” (cares, mitjanes, barates). 11 ENDESA. (2021). Quins són els horaris de la llum? Blog d’Endesa. Darrera consulta 2 de gener de 2022, de https://www.endesa.com/ca/blogs/blog-d-endesa/horaris-llum-vall-punta-pla. Memòria 40 La figura 9, tot i representar a grans trets la situació actual del preu de la llum, no representa la tarifa de llum contractada per la universitat. A continuació, es fa un breu anàlisi de la tarifa actual. La tarifa contractada pels edificis de FME, ETSAB, EPSEB i ETSEIB és una tarifa d’alta tensió (6.1A). Aquests tipus de tarifes tenen, com en el cas de la població general, diferents períodes, adaptats al consum de les entitats que les sol·liciten. - P1: Gener, febrer, juny (del 16 al 30), juliol i desembre. - P2: Gener, febrer, juny (del 16 al 30), juliol i desembre. - P3: Març, juny (de l’1 al 15), setembre, novembre. - P4: Març, juny (de l’1 al 15), setembre, novembre. - P5: Abril, maig i octubre. - P6: Gener, febrer, març, abril, maig, juny, juliol, agost, setembre, octubre, novembre i desembre. Taula 7. Períodes tarifa 6.1A (Copiada de Comunitat Energètica amb generació fotovoltaica al Campus Sud de la UPC (TFM), R. Gil, 2021) Les diferents franges marquen el preu de compra de l’electricitat a xarxa amb els valors que es mostren a la figura 8. Memòria 41 Taula 8. Cost de l’electricitat per franges. (Copiada de Comunitat Energètica amb generació fotovoltaica al Campus Sud de la UPC (TFM), R. Gil, 2021) Com es pot observar, les franges horàries més cares coincideixen, en part, amb les hores de màxima producció de la planta fotovoltaica. Tot i això, l’emmagatzematge de l’energia en forma d’hidrogen donaria la capacitat de reduir la demanda a la xarxa elèctrica en els intervals on fos més convenient. Memòria 48 Com es pot observar, la generació simulada representa els percentatges de la figura 15 respecte la demanda mensual. Gener Febrer Març Abril Maig Juny Juliol Agost Setembre Octubre Novembre Desembre 6,49 8.99 13.90 17.46 19.35 21.04 15.31 37.40 12.59 8.98 7.89 7.45 Taula 10. Percentatge de generació front el consum Com es pot observar a les gràfiques de generació i consum, la generació està sempre per sota de la demanda dels edificis, és per això que es descarta la possibilitat d’abastir als tres edificis, ja que aleshores no hi hauria excedent. Com marca el projecte executiu, la planta fotovoltaica està dimensionada de manera que pugui subministrar la FME i repartir l’excedent entre la resta d’edificis i, en intervals d’alta generació, arribar a vendre l’excedent restant a la xarxa. La comparació de generació amb el consum de la FME es mostra a la figura 16. Figura 16. Generació i consum FME Com es pot observar, la generació segueix per sota de la corba de consum de l’edifici de matemàtiques, però analitzant la generació horària, podem observar que en determinats períodes, la corba de generació estaria per sobre de la de consum com es mostra a la figura 17. 0,00 20.000,00 40.000,00 60.000,00 80.000,00 100.000,00 120.000,00 140.000,00 Generació i consum FME Generació Consum FME [kWh] Memòria 49 Figura 17. Generació i Consum FME (01/04/2019) Afegit a l’excedent esmentat, existeix el període dels caps de setmana on la demanda energètic és quasi nul·la i la producció, per contrari, es manté en els estàndards diaris. L’excedent pertanyent a aquestes franges es mostra a la figura 18. Figura 18. Consum total i generació setmanal Per facilitar els càlculs, es partirà del supòsit de que totes les setmanes del curs escolar (exceptuant festius) tenen un consum igual podent així, prendre les dades de consum de qualsevol de les setmanes lectives de l’any. Aquest supòsit a l’hora, compensa la major 0,00 20,00 40,00 60,00 80,00 100,00 120,00 140,00 160,00 180,00 200,00 00:00 01:00 02:00 03:00 04:00 05:00 06:00 07:00 08:00 09:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00 Consum FME i generació 01/04/2019 Consum FME [kWh] Generació PF 0,00 50,00 100,00 150,00 200,00 250,00 300,00 350,00 00:00 06:00 12:00 18:00 00:00 06:00 12:00 18:00 00:00 06:00 12:00 18:00 00:00 06:00 12:00 18:00 00:00 06:00 12:00 18:00 00:00 06:00 12:00 18:00 00:00 06:00 12:00 18:00 Consum total i generació Consum FME Consum EPSEB Consum ETSAB Generació PF Memòria 50 demanda de l’hivern amb la disminució de l’estiu derivades de la demanda energètica dels equips de calefacció dels edificis. Com es pot observar, el consum en els dies festius (cap de setmana) no és del tot nul però si que la instal·lació genera un excedent per sobre del consum de les escoles. 6.3 Capacitat de generació de l’electrolitzador Amb les infraestructures ja proposades, l’anàlisi restant és el de la capacitat de generació d’hidrogen per part de la instal·lació d’estudi. Les dades de les quals partirem seran les d’excedent energètic produït en cap de setmana. Aquesta proposta rau en dos pretextos: l’excedent produït al llarg de la setmana en dies laborals/lectius no és suficient per cobrir les necessitats dels edificis i la instal·lació d’hidrogen a l’hora, la integritat dels caps de setmana tenen un cost energètic de xarxa “vall” (baix) i per tant, usar electricitat de xarxa als edificis i dedicar el 100% de la producció a la planta d’hidrogen no tindria un gran cost econòmic. En aquest estudi, l’únic factor limitant és l’energia elèctrica, doncs prenem l’aigua i l’aire o oxigen com a fonts infinites en el subministre. Fent un càlcul de l’àrea inferior a la corba de generació diària de la planta fotovoltaica mitjançant el càlcul d’àrees amb la regla trapezoïdal, obtenim els següents resultats: Nº dies Generació [kWh] 1 1.361,00 2 2.722,00 Taula 11. Generació elèctrica en cap de setmana. Donada la manca d’exemples i projectes amb suficients similituds al nostre, prendrem les dades de consum i generació publicades per la Fundació Naturgy 14 al llibre “Hidrogeno. Vector energético de una economia descarbonizada (Morante et al., 2020)” en quant a eficiència de les tecnologies de l’hidrogen. 14 NATURGY, Empresa distribuïdora energia. (https://www.naturgy.es/hogar) Memòria 51 Taula 12. KPI’s de tecnologies d’electròlisi PEM ( H. Europe, Strategic Research and Innovation Agenda, 2019 ). A la taula 12, trobem el consum elèctric d’un electrolitzador per kg d’hidrogen produït (1), el cost capital (2) i els costos d’operació i manteniment. A aquestes dades se’ls han de sumar els diferents consums que requerirà la infraestructura de la instal·lació (sistema de compressió, sistemes de control, etc.). Tenint en compte les diferents demandes energètiques, desenvolupem els resultats exposats a la taula 13. Nº dies Generació [kg H2] 1 21,776 2 43,552 Taula 13. Generació d’hidrogen per dies. Memòria 52 Memòria 53 7. Estudi energètic Aquest punt analitza la viabilitat energètica de la implementació de la instal·lació d’hidrogen en el context del Campus Sud. Partint de les dades teòriques de producció potencial d’hidrogen, es procedeix a fer un còmput global dels estalvis energètics que generaria la proposta. 7.1 Estalvis Els estalvis energètics de la proposta deriven directament de la quantitat d’hidrogen potencial produït i la capacitat d’emmagatzemar-la per a la posterior conversió, mitjançant piles d’hidrogen, en electricitat injectada a xarxa. Taula 14, Densitat energètiques de l’hidrogen per pressions ( H. Europe, Strategic Research and Innovation Agenda, 2019 ). Prenen les dades de l’apartat 6.3, i tenint en compte les densitats energètiques de l’hidrogen de la taula 14, s’obté en la següent equació: 𝐸 = (𝜌 ∗ 𝐻)∗ 𝑓 − (𝑒𝑝+ 𝑒𝑜)∗ 𝐻 E = Energia injectada a la xarxa (kWh) ρ = Densitat energètica de l’hidrogen a 30MPa (kJ*kg-1). H = Hidrogen produït (kg). ep = Energia consumida de compressió (kWh*kgH2-1). eo = Energia d’operació (kWh* kgH2-1). f = Factor de conversió kJ-kWh (0.00027778 kJ/kWh). Prenent l’hidrogen produït en un dia festiu (H = 21,776 kgH2) i la densitat a 300 bar (ρ = 120.000 kJ*kg-1), l’energia consumida de compressió per quilogram d’hidrogen (ep = 2,6 kWh/kgH2), l’energia mitja d’operació (eo = 0,05 kWh/kgH2) i el factor de conversió obtenim: 𝐸 = 668,17 𝑘𝑊ℎ El resultat es tradueix en la energia a emmagatzemar, en forma d’hidrogen comprimit, per a un ús futur. (11) Memòria 54 Memòria 55 8. Estudi econòmic En aquest punt es calculen els estalvis generats per la conversió d’hidrogen en energia elèctrica havent fet un previ estudi dels estalvis generats per la pròpia producció de la planta fotovoltaica. El projecte de la planta fotovoltaica manté la contractació elèctrica actual de les escoles ja que la generació de la planta fotovoltaica . Amb l’estudi econòmic d’aquest projecte, es pretén analitzar si l’hidrogen tindria la capacitat de suplir aquests buits de generació i/o substituir el consum de la xarxa en les franges més cares. 8.1 Estalvis econòmics Els estalvis generats per la proposta d’estudi provenen de l’ús de l’hidrogen com a substitució del consum elèctric a xarxa. L’ús d’energia elèctrica generada per l’electròlisi es compara amb la opció presentada pel projecte executiu de la planta fotovoltaica de venta a xarxa. El preu de venta a xarxa, actualment, oscil·la entre els 0.04 i els 0.05 €/kWh per tant prendrem 0.045 com a preu de venta mitjà. Aquest preu, és significativament superior al cost econòmic de l’electricitat consumida a xarxa (de l’ordre d’un 1000% superior), per tant, com a anàlisi preliminar podem avançar que a nivell econòmic pot tenir viabilitat. Partint de l’escenari de producció d’hidrogen únicament en cap de setmana, com s’ha proposat al punt 7, la producció d’hidrogen per dia obtinguda es tradueix en, segons les equacions 12 i 13 en els valors exposats a la taula 15. 𝑃𝐶 = 𝐸 ∗ 0.35 (𝑝𝑟𝑒𝑢 𝑚𝑖𝑡𝑗à 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑟𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑘𝑊ℎ [€]) 𝐻 𝑃𝑉 = 𝐸 ∗ 0.045 (𝑝𝑟𝑒𝑢 𝑚𝑖𝑡𝑗à 𝑑𝑒 𝑣𝑒𝑛𝑡𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑘𝑊ℎ [€]) 𝐻 Preu de compra [€*kgH2-1] 10,74 Preu de venta [€*kgH2-1] 1,38 Taula 15. Preus de compra i venta de l’hidrogen generat. El preu de compra (PC) representa el cost de l’equivalent en electricitat de xarxa dels kWh generats per l’ús de l’hidrogen (prenent 0.035 com a preu mitjà del kWh a la xarxa elèctrica). El preu de venta (PV), representa el valor econòmic de la venta dels mateixos kWh. Analitzant els resultats obtinguts, observem una diferència del 1000% entre el valor de compra i el de venta dels mateixos quilowatts hora. (12) (13) Memòria 56 8.2 Estudi per escenaris Tot i la clara diferència entre els beneficis de la venta a xarxa i l’autoconsum, existeix una altra variable: la franja horària del consum o de la venta. Com s’ha explicat en punts anteriors, donat l’augment del preu de la llum, les distribuïdores han optat per la creació de franges amb diferència de preu. Amb aquesta diferència, es crea un marge de guany en l’autoconsum. Per a l’estudi d’aquesta variable es partirà de la premissa de que “surt més a compte econòmicament consumir hidrogen en les franges més cares”. Per tant, es considera que, per tal d’estalviar al màxim a nivell econòmic, l’hidrogen emmagatzemat s’utilitzarà únicament en las franges “punta” de la setmana quan la diferència entre el preu de compra i venta és més gran. 8.3 Inversió inicial Donada la manca d’experiències semblants al cas d’estudi, no podem més que aproximar els costos de la inversió inicial. Fent una recerca de referències de projectes entorn les tecnologies de l’hidrogen acceptats per l’administració amb els seus pressupostos pertinents, trobem els següents projectes [5]: - H2PORTS (Port de València), Realització d’estudis de viabilitat per al desenvolupament d’una cadena de subministre d’hidrogen sostenible al port per reduir l’impacte ambiental de les seves operacions. Construcció d’una hidrogenera a 250bars de pressió i desenvolupament de la logística de subministre al Port. Pressupost: 4 milions d’euros. - GREEN HYSLAND (Mallorca): Producció d’hidrogen renovable i utilització en mobilitat i usos tèrmics en un sistema energètic extrapeninsular. Construcció d’una instal·lació d’electròlisi de 7,5MW a partir de generació elèctrica fotovoltaica dedicada. Pressupost: 50 milions d’euros. Aquestes opcions estan allunyades del nostre context ja sigui per la seva magnitud o per la seva funcionalitat final, però a través de diferents documents redactats per la Taula de l’Hidrogen de la generalitat de Catalunya podem determinar a grans trets els costos dels equips [6]. Prenent els diferents projectes i experiències recollides, no es pot fixar un preu exacte de la instal·lació d’hidrogen i per tant, la inversió inicial s’aproxima a 400.000€. Per molt que el preu estimat estigués significativament esbiaixat, l’índex de retorn d’una instal·lació de les característiques projectades seria superior als 20 anys, fet que l’allunya de la viabilitat econòmica desitjada. Memòria 57 9. Impacte ambiental En aquest capítol s’exposen les emissions de CO2 estalviades tant per la planta fotovoltaica com per la instal·lació de generació d’hidrogen així com l’impacte visual i acústic del projecte. 9.1 Emissions de CO2 Prenent les dades de l’informe SIRENA 2020, podem observar l’evolució de les emissions de CO2 dels diferents edificis del Campus Sud a la figura 18, sent aquests el punt de partida de l’estudi de l’impacte ambiental del projecte. Figura 19. Evolució del consum d’energia i emissions de CO2 A la gràfica es pot veure una clara davallada l’any 2018, associada a la compra d’energia 100% renovable, amb garantia d’origen. Des d’aleshores, hi ha una disminució anual en concordança amb el compromís per una UPC sostenible. La taula 14 representa l’estalvi d’emissions de CO2 segons les simulacions fetes pel projecte executiu de la planta fotovoltaica. Planta Emissions de CO2 evitades [kg] FME 108.238,00 Generació d’hidrogen 300,67 Taula 16. Emissions de CO2 evitades. Per altra banda, les emissions de CO2 evitades per l’ús de l’hidrogen emmagatzemat s’obté amb el mateix sistema que el de l’electricitat de xarxa. Memòria 64 Memòria 65 Bibliografia [1] Gupta, Ram B. (2008) Hydrogen Fuel.m Production, Transport and Storage. CRC Press. [2] HyWAYS. (2008, març). The European hydrogen roadmap. https://data.europa.eu/doi/10.2777/35839 [3] Hydrogen Analysis Resource Center. (2020, juny). Worldwide Captive Hydrogen Production Capacity at Refineries. https://h2tools.org/hyarc/hydrogen-data/refinery-captive-purposehydrogen-production-capacities-state [4] Institut Català d’Energia. (2021, juny). Pacte Nacional per a la Transició Energètica d Catalunya. http://icaen.gencat.cat/ca/plans_programes/transicio_energetica/ [5] HyLAW. (2018, setembre). Informe de Recomendaciones Legislativas para el Sector del Hidrógeno en España. https://www.hylaw.eu/sites/default/files/201809/HyLAW_%20National%20policy%20Paper_ES.PDF [6] Ministerio para la transición energética y el reto demográfico. (2020, juliol). Hoja de Ruta del Hidrógeno: una apuesta por el hidrógeno renovable. Gobierno de España. [7] Institut Català d’Energia. (2021, setembre). IS1.7 - Emmagatzematge d’hidrogen de petita capacitat. Generalitat de Catalunya. [8] Pineda Erice, D. A. (2009, marzo). Evaluación técnico econòmica de una planta de producción de hidrogeno mediante electròlisis de agua utilizanda energia eléctrica producida con celdas fotovoltaicas de alta eficiència. (TFM). [9] Gil, R (2021, juny). Comunitat energètica amb generació fotovoltaica al Campus Sud de la UPC (TFM).