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Potencial de los sistemas Power-To-Power para el almacenamiento de energía de origen renovable

Soriano Bermúdez, Luis Miguel · 2021

Abstract

Actualmente son varios los esfuerzos que realizan las diferentes entidades internacionales para intentar solventar los efectos nocivos sobre el medio ambiente que ha producido el ser humano a lo largo de los últimos siglos. Ante estos avances, vemos una imposición de las diferentes tecnologías que aprovechan las energías renovables, no obstante, estas presentan ciertos picos de producción que quedan desaprovechados debido a que en ciertos periodos la demanda no coincide con la producción. A raíz de la necesidad de aprovechar los recursos al máximo surge la idea del almacenamiento energético, que en el caso de este estudio se enfocará en un almacenamiento de energía eléctrica mediante hidrógeno, que será posteriormente empleado en microturbinas de gas. Al conjunto de estos sistemas se les conoce como sistemas Power-to-Power, es decir, primero generamos energía eléctrica con las energías renovables, con ellas producimos hidrógeno mediante electrólisis, y posteriormente almacenamos y quemamos ese hidrógeno de forma que podamos volver a obtener energía eléctrica. En el estudio se compara el sistema Power-to-Power con los distintos sistemas de almacenamiento dentro de los cuales podemos ver grandes rendimientos como el de las baterías de litio llegando a rendimientos de entorno al 97% (siendo estas cada vez más utilizadas), o sistemas de almacenamiento con una gran madurez como son los de bombeo, los cuales presentan también un rendimiento razonablemente alto, situándose entorno al 70-82 %. Frente a ellos tendríamos los sistemas Power-to-Hydrogen que presentan unos rendimientos algo menores situándose en valores de entre el 43-64 %. No obstante, es importante destacar que no solo se deben tener en cuenta los rendimientos para justificar el uso o no de una tecnología de almacenamiento, sino que dependiendo del uso final que se le vaya a dar a la electricidad una podrá ser mejor que otra indistintamente del rendimiento. Para finalizar el estudio del sistema Power-to-Powerse ha realizado un caso práctico en el que se establecen tres tipos diferentes de microturbinas, de 30, 65 y 200 kW, imponiendo un periodo de funcionamiento al sistema de 6h diarías. A raíz del estudio hemos obtenido diversos factores de interés como es el round-trip efficiency que se sitúa en valores cercanos al 50% para el Power-to-Gas del sistema Power-to-Power y al 25% para el Powerto-Power en su conjunto. Así mismo, tras el análisis de producción se les realizaron a los diferentes tipos de microturbinas de gas un análisis económico con el que se pretende dar el valor mínimo al que debe ser vendida la energía para obtener un beneficio. Con ello se obtienen una Leveliced cost of energy en la salida del sistema superior al actual precio de mercado de otras energías situándose en el caso más favorable en 0,7164 €/kWh correspondiente al caso de la microturbina de 200 kW. De cara al futuro, se prevee que que el round-trip efficiency aumente con la implantación de nuevas tecnologías como añadir una caldera de recuperacón al sistema, usando nuevos electrolizadores como el de óxido solido o mediante la hibridación de los sistemas con pilas de combustible. A consecuencia de ello y de una economía de escala, el coste de la energía de salida de los Power-to-Power se verá reducido.

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Potencial de los sistemas Power-To-Power para el almacenamiento de energía de origen renovable

Author: Soriano Bermúdez, Luis Miguel
Year: 2021
Source: https://idus.us.es/bitstreams/5661a74b-5bd7-435d-9d98-82b2108f8531/download
Equa ion Chap e 1 Sec ion 1
T abajo Fin de Ca e a
Ingenie ía de la Ene gía
Po encial de los sis emas Powe -To-Powe pa a el
almacenamien o de ene gía de o igen eno able
Au o : Luis Miguel So iano Be múdez
Tu o : Da id Tomás Sánchez Ma ínez
An onio Escamilla Pe ejón
Dp o. de Ingenie ía Ene gé ica
Escuela Técnica Supe io de Ingenie ía
Uni e sidad de Se illa
Se illa, 2021
ii
iii
P oyec o Fin de Ca e a
Ingenie ía de la Ene gía
Po encial de los sis emas Powe -To-Powe pa a el
almacenamien o de ene gía de o igen eno able
Au o :
Luis Miguel So iano Be múdez
Tu o :
Da id Tomás Sánchez Ma ínez
Ca ed á ico de Uni e sidad
An onio Escamilla Pe ejón
In es igado p e-doc o al
Dp o. de Ingenie ía Ene gé ica
Escuela Técnica Supe io de Ingenie ía
Uni e sidad de Se illa
Se illa, 2021
i
P oyec o Fin de Ca e a: Po encial de los sis emas Powe -To-Powe pa a el almacenamien o de ene gía de
o igen eno able
El ibunal nomb ado pa a juzga el P oyec o a iba indicado, compues o po los siguien es miemb os:
P esiden e:
Vocales:
Sec e a io:
Acue dan o o ga le la cali icación de:
Se illa, 2021
El Sec e a io del T ibunal
Au o :
Luis Miguel So iano Be múdez
Tu o :
Da id Tomás Sánchez Ma ínez
An onio Escamilla Pe ejón

i
ii
A mi amilia y amigos, que
siemp e me apoya on.
A los maes os del depa amen o
de ene gé ica que siemp e
busca ón semb a una semilla en
cada uno de sus alumnos.
iii
ix
Ag adecimien os
En p ime luga , me gus a ía ag adece odo el apoyo incondicional b indado po mis pad es, he manos y abuelos
a lo la go del g ado. Po odos los alo es que me han apo ado a lo la go de la ida y po encon a se jun o a mí
en los buenos momen os y aún más ce ca en los malos.
A odos los amigos que me lle o de es os años en Se illa. Ha sido pa a mi una sue e conoce a odos y cada
uno de ellos, siendo a ios los momen os i idos jun o a ellos. Desde las noches de ies a a las noches de es udio
en la acul ad de medicina.
A odos los p o eso es que me han apo ado un poco de su conocimien o a lo la go de mis años como es udian e.
De o ma más especial ag adece a Don Gonzalo Sánchez y Don An onio Muñoz su labo como docen es, los
cuales además de ansmi i nos su conocimien o, nos ansmi ían su conocimien o y sus i encias en un mundo
ue a de lo que son los lib os y los apun es.
A mis u o es de es e TFG, Don Da id Sánchez y Don An onio Escamilla, unas pe sonas con las me ha esul ado
bas an e ácil abaja y de los que he ap endido muchísimo.
Po úl imo, me gus a ía dedica es e TFG a mi abuela Rosa io y a mi abuelo José, que po ci cuns ancias de la
ida no me pudie on e como ingenie o. Espe o que allá donde es én, se sien an o gullosos de su nie o.
Luis Miguel So iano Be múdez
Se illa, 2021
x i
4.2 Plan as con sis emas P2P en uncionamien o 51
4.3 TRL de las di e en es X en los P2H2X 56
5 Simulación caso p ác ico 58
5.1 In oducción 58
5.2 Mo i ación 59
5.3 Me odología 60
5.3.1 Modelado y pa ame ización de las mic o u binas 61
5.3.2 Modelado y pa ame ización del elec olizado 62
5.3.3 Modelado y pa ame ización del campo o o ol aico 64
5.3.4 Modelado y pa ame ización de los anques de almacenamien o 66
5.4 Resul ados 66
5.4.1 Análisis de esul ados de la mic o u bina C30 67
5.4.2 Análisis de esul ados de la mic o u bina C65 67
5.4.3 Análisis de esul ados de la mic o u bina C200S 68
5.4.4 Análisis gene al de las simulaciones 69
5.5 Análisis ecno-económico 71
5.5.1 In oducción 71
5.5.2 Hipó esis pa a los cálculos económicos 71
5.5.3 Cálculo del LCOE de la plan a o o ol aica 71
5.5.4 Cálculo del LCOH 72
5.5.5 Cálculo del LCOE de las di e en es mic o u binas 75
6 Conclusiones 77
7 Re e encias 79

x ii
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 1: Compa a i a de ound- ip e iciency y cos es de ins alación de las di e en es ecnologías de
almacenamien o [27] (Adap ado) 30
Tabla 2: Aplicaciones de los di e en es ipos de almacenamien o [52] 32
Tabla 3: Desc ipción del es ado de desa ollo de los dis in os ni eles da la TRL [52] 34
Tabla 4: B e e desc ipción de los ipos de elec olizado es [57] [56] [58] [59] 38
Tabla 5: Densidad ene gé ica de las p incipales uen es de almacenamien o de ene gía [59] 40
Tabla 6: Clasi icación de los di e en es ipos de anques de almacenamien o de hid ógeno [59] Adap ado
42
Tabla 7: Ca ac e ización de di e en es plan as de c iogenización [62] Adap ado 44
Tabla 8: P incipales pa áme os de las dis in as pilas de combus ible y sus p incipales aplicaciones come ciales
[59] 49
Tabla 9: Di e en es ipos de combus o es de u binas de gas compa ibles con hid ógeno [59] 51
Tabla 10: Ca ac e ís icas de las mic o u binas seleccionadas [84] [85] [86] 61
Tabla 11: Da os de po encia y gas o de las di e en es u binas (P opio) 61
Tabla 12: P opiedades del elec olizado [87] 62
Tabla 13: Gene ación de hid ógeno po elec olizado y ipo de mic o u bina [88] 63
Tabla 14: Dimensionamien o o o ol aico pa a los dis in os casos según la mic o u bina a la que abas ezca [82]
64
Tabla 15: Pa áme os pa a la ca ac e ización de un anque de almacenamien o 66
Tabla 16: Resul ados de la simulación pa a el caso de la mic o u bina C30 [88] 67
Tabla 17: Resul ados de la simulación pa a el caso de la mic o u bina C65 [88] 68
Tabla 18: Resul ados de la simulación pa a el caso de la mic o u bina C200S [88] 69
Tabla 19: Compa a i a anual de los di e en es casos [88] 69
Tabla 20: LCOE del campo o o ol aico pa a los dis in os casos según la mic o u bina inal [88] 72
Tabla 21: Cos es de ope ación y man enimien o a iables pa a los dis in os casos (p opio) 73
Tabla 22: Cos es capi ales pa a los di e en es casos (p opio) 74
Tabla 23: Cos e capi al anualizado pa a los di e en es casos (p opio) 74
Tabla 24: Cos es de ope ación y man enimien o ijos pa a los dis in os casos (p opio) 75
Tabla 25: LCOH pa a los di e en es casos [88] 75
Tabla 26: LCOE de las di e en es mic o u binas (P opio) 76
x iii
ÍNDICE DE FIGURAS
Figu a 1: Yacimien os de ca bón en el mundo [2] 2
Figu a 2: Consumo his ó ico de ene gía en los EE. UU. [3] 2
Figu a 3: Concen ación de CO2 en el hielo y en Mauna Loa (EE. UU.) [4] 3
Figu a 4: Emisiones de CO2 a ni el global en los úl imos años [7] 3
Figu a 5: Mix Ene gé ico mundial 2019 [13] 4
Figu a 6: Consumo ene gé ico po sec o es 2017 [11] Adap ado 4
Figu a 7: Indicado es demanda ene gé ica global es imada de 2020 y 2018 espec o el año an e io [12] [14]
Adap ado 8
Figu a 8: Consumo ene gé ico o al po países en 2019 [15] 9
Figu a 9: Capacidad ins alada de gene ación de ene gía en el año 2020 y es imación según las polí icas
decla adas [17] 9
Figu a 10: Ganancias acumuladas de PIB po egión en el TES en compa ación con el PES en $×pe sona/año
[24] 10
Figu a 11: Ho as sol pico en Se illa el 12 de Julio de 2001 [25] 11
Figu a 12: Clasi icación sis emas de almacenamien o de ene gía [27] [17](Adap ado) 15
Figu a 13: Clasi icación del almacenamien o ene gé ico empo al [27] 16
Figu a 14: Clasi icación ísica según el es ado ísico en el que se almacena la ene gía [23] 19
Figu a 15: a Condensado adicional (elec odo – dielé ico - elec odo); b condensado de doble capa
(elec odo- capa dielé ica – elec oli o – capa dieléc ica - elec odo) [27] 20
Figu a 16: Compa a i a ene gía especí ica Vs po encia especí ica de las di e en es ecnologías de
almacenamien o elec oquímico [42] 25
Figu a 17: Mé odos de p oducción de hid ógeno [45] 26
Figu a 18: Esquema de un p oceso P Hyd ogen [50] 27
Figu a 19: Esquema del p oceso P Me hane [49] 27
Figu a 20: P oceso gené ico P L [51] 28
Figu a 21: Esquema del p oceso de Fische -T opsch [51] 28
Figu a 22: Compa a i a de la capacidad de almacenamien o y la du ación de la desca ga de los di e en es
sis emas de almacenamien o [24] 31
Figu a 23: E iciencia y densidad de ene gía olumé ica de los di e en es sis emas de almacenamien o de ene gía
[27] 32
Figu a 24: Ciclos de du ación en e al cos e de ans e encia de la ene gía de dis in os ipos de almacenamien o
[52] 33
Figu a 25: TRL de las di e en es ecnologías de almacenamien o [52] [53] 34
Figu a 26: Clasi icación de ecnologías de almacenamien o de hid ógeno [59] 39
Figu a 27: Esquema de un cilind o de un comp eso al e na i o (a) y comp eso al ena i o eal (b) [60] [61]
41
Figu a 28: Esquema de un comp eso de dia agma me álico (a) y un comp eso eal de dia agma me álico (b)
xix
[60] [61] 41
Figu a 29: Diag ama de empe a u a-en opía del ciclo de Linde [63] 43
Figu a 30: Esquema de un ciclo simple de c iogenización del hid ígeno [64] 43
Figu a 31: Ciclo de almacenamien o de hid ógeno en hid u os me álicos [65] Adap ado 45
Figu a 32: Ejemplo de ciclo de p esión de composición iso e ma pa a unas empe a u as T1 y T2 (a) y p incipio
e modinámico de la comp esión de hid u o me álico (b) [65] [68] 46
Figu a 33: Esquema de p oceso de almacenamien o de hid ógeno en hid u os me álicos y uso del mismo pa a
di e en es casos. [65] 47
Figu a 34: Hid ógeno almacenado po masa y po olumen en hid u os me álicos, nano ubos de ca bono,
gasolina y o os hid oca bu os [66] 47
Figu a 35: Máximo po cen aje de H2 admisible en la ac ualidad de los p incipales ab ican es de u binas de gas
con sis ema DLE [59] 49
Figu a 36: Tu binas de gas Siemens y sus capacidades de admisión de hid ógeno en % / [59] 50
Figu a 37: Núme o de p oyec os o ales (izquie da) y po encia eléc ica ins alada en MWe (de echa) de p oyec os
P2G clasi icados en unción del ec o ene gé ico empleado [73] 52
Figu a 38: Diag ama de p oceso del p oyec o HyFlexPowe [74] 52
Figu a 39: Diag ama de p oceso del p oyec o FLEXnCONFU [75] 54
Figu a 40: Diag ama de p oceso del p oyec o Jupi e 1000 [59] 54
Figu a 41: Fases del p oyec o Robinson [78] 55
Figu a 42: TRL a lo la go de la cadena p oducción, almacenamien o, anspo e y uso del hid ógeno [80]
56
Figu a 43: Layou básico del sis ema P2P (P opio) 59
Figu a 44: Densidad de co ien e en e a ol aje de la celda [88] 63
Figu a 45: Pa áme os de p oducción del sis ema P2P pa a el mes de diciemb e [88] 65
Figu a 46: Pa áme os de p oducción del sis ema P2P pa a el mes de junio [88] 65
Figu a 47: Esquema simple del sis ema P2P (p opio) 70
xx
No ación
ADEME
Agencia de la ges ión del medio ambien e y de la ene gía
AEP
P oducción eléc ica anual
AFC
Pila de combus ible alcalina
AIE/IEA
Agencia In e nacional de la Ene gía
CAES
Almacenamien o de ene gía en ai e comp imido
CAPEX
Cos e capi al
CCUS
Cap u a, uso y almacenamien o del ca bono
CHP
Combinado de ene gía y calo (cogene ación)
CMNUCC
Con ención Ma co de las Naciones Unidas sob e el Cambio Climá ico
CP
Con e encia de las pa es
CRF
Fac o de ecupe ación del capi al
DLE
Sis emas secos de baja emisión
EMS
Sis ema de ges ión de la ene gía
ERDF
Fondo eu opeo de desa ollo egional
ERV
Ene gía eno able a iable
FCR
Cos es ijos de la ins alación
FOC
Cos es de ope ación y man enimien o
GNC
Gas na u al comp imido
HFC
Hexa luo ocabonos
IRENA
Agencia in e nacional de la ene gía eno able
LAES
Almacenamien o ene gé ico po ai e líquido
LCOE
Cos e ni elado de la ene gía
LCOH
Cos e ni elado del hid ógeno
MCFC
Pila de combus ible de ca bona os undidos
MEA
Conjun o de elec odos de memb ana
MGT
Mic o u bina de gas
MH
Hid u os me álicos
OPEX
Cos e ope acional
P2A
Ene gía a ai e
P H/P2H
Ene gía a hid ógeno
P2H2X
Ene gía a hid ógeno a X
P2P
Ene gía a ene gía
P2X
Ene gía a X
PAFC
Pilas de combus ible de acido os ó ico
PCI
Pode calo í ico in e io
PCM
Ma e iales de cambio de ase
PEM
Memb ana de in e cambio de p o ones
PEMFC
Pilas de combus ible polimé icas
PES
Escena io de ene gía plani icada
xxi
PFC
Pe luo oca bonos
PHES
Almacenamien o de ene gía eléc ica con bombas de calo
PHS
Almacenamien o hid áulico po bombeo
PIB
P oduc o in e io b u o
PMI
Pun o mue o in e io
PMS
Pun o mue o supe io
PSP
Plan a de almacenamien o po bombeo
PSS
Colocación del sis ema de almacenamien o
P G/P2G
Ene gía a gas
P L
Ene gía a líquido
RFB
Ba e ía de lujo edox
SAM
Sis em Ad iso Model
SMES
Almacenamien o de ene gía en campos magné icos
SMR
Sis ema e o mado po me ano
SOE
Elec olizado de óxido sólido
SOFC
Pilas de combus ibles de óxidos sólidos
TCC
Cos e capi al de la ins alación
TES
Alamcenamien o de ene gía é mica
TESS
Sis emas de almacenamien o de ene gía é mica
TIR
Tasa in e na de e o no
TRL
Ni el de desa ollo ecnológico
UC
Ul a condensado es
VOC
Cos es a iables de ope ación
VRFB
Ba e ía de lujo edox de anadio
WLE
Sis ema húmedo de baja emisión

xxii
xxiii
Escena ios y pe spec ic as
En el desa ollo de es e abajo de in de g ado, se p esen a án los siguien es escena ios con sus consecuencias
socioeconómicas:
➢ El Escena io de Ene gía Plani icada (o po sus siglas en inglés PES), es el caso que enemos a
día de hoy como e e encia pa a ealiza el es o de casos y ene una pe spec i a sob e el
desa ollo del sis ema ene gé ico basado en los ac uales planes ene gé icos de los gobie nos así
como o os obje i os y polí icas plani icadas, incluyendo en ellas las con ibuciones especí icas
a ni el nacional en i ud del Acue do de Pa ís a no se que el país en cues ión enga o os
planes ene gé icos más ecien es.
➢ El Escena io de T ans o mación de Ene gía (o po sus siglas en inglés TES), dec ibe un
escena io ambicioso pe o ealis a, con una ía de an o mación ene gé ica basada en g an
medida en las uen es de ene gía eno ables y una cons an e mejo a en la e iciencia ene gé ica.
Con es es escena io se comenza ían los pasos pa a man ene el aumen o de la empe a u a
media global muy po debajo de los 2ºC e in en a encamina lo hacia los 1,5ºC du an e es e
siglo
1
1 INTRODUCCIÓN
día de hoy es ob io que unos de los mayo es p oblemas a ni el mundial es el abas ecimien o de
ene gé ico, el cuál, con el anscu so de los años supone una mayo p oblemá ica, ac ecen ándose es a
du an e el 2020, según la AIE (Agencia In e nacional de la Ene gía) a causa de la COVID-19. Se es ima
que unos cien millones de pe sonas que enían abas ecimien o eléc ico lo hab ían pe dido como e ec o cola e al
de la pandemia ac ual.
1.1 An eceden es
Desde el p incipio de la his o ia del se humano exis e una ue e elación en e el humano y la ene gía, la cual
se io inc emen ada exponencialmen e con el inicio de la p ime a Re olución Indus ial [1]. Es a la podemos
da a en G an B e aña, en o no a la segunda mi ad del siglo XVIII. En es a época hubo g andes cambios en la
o ma de p oduci , debido en g an medida a la in oducción de la máquina de apo , que supuso una
mecanización del sec o indus ial pasando de una p oducción plenamen e manual y len a a una p oducción
agilizada y mecanizada. A pa e de la u ilidad indus ial de la máquina de apo , se le dio ambién una u ilidad
en el anspo e de o ma que po p ime a ez en la his o ia se pudie a p escindi de la acción animal y con ía
el desplazamien o o los abajos ag a ios a la maquina ia, lo cual supuso g andes a ances en lo e e ido a la
p oducción, como a las nue as posibilidades de desplazamien o.
Con es e hecho his ó ico se consiguie on g andes bene icios económicos pues o que el aumen o de p oducción
les o eció a odas aquellas po encias que se indus ializaban una segu idad de abas ecimien o y una
independencia económica y polí ica de e ce os países. Es a independencia se io a o ecida en g an medida
po que la ma e ia p ima u ilizada pa a la p oducción de ene gía ue el ca bón, el cual ya sea de mejo o peo
calidad, se encuen a ampliamen e epa ido po oda la geog a ía mundial.
A
La gen e igno an e le eme a la ciencia po que no la
en iende. Quie en los bene icios que la ciencia o ece,
pe o no sus in e ogan es.
- Timo hy Wal e Bu on -
Necesidad del almacenamien o de ene gía
8
8
la e e encia..
Ac ualmen e g an pa e de los es ue zos en el mundo ene gé ico es án ocalizados en la educción del empleo
de combus ibles ósiles y la implan ación de ene gías eno ables, con el in de llega a un u u o en el que las
ene gías eno ables puedan abas ece el sis ema ene gé ico global y se pueda así log a un escena io idílico en
el que las emisiones de gases que p oducen el cambio climá ico lleguen a se ce o. Es po ello que la AIE plan ea
la posibilidad de ac ua de o ma inmedia a y ap o echa la bajada de emisiones de gases de e ec o in e nade o
que ha p oducido la COVID-19 pa a pa i desde un escena io más a o able al de años an e io es y consegui
de es a mane a una ecupe ación económica más sos enible que nos haga llega más ápidamen e a los obje i os
ma cados en los dis in os acue dos. No obs an e, no se ía su icien e llega a una se ie de acue dos en e unos
pocos países, sino que se debe ía llega a un acue do global, el cual odos los países i masen y a i icasen, pues o
que un país como Es ados Unidos (que es el segundo consumido de ene gía a ni el mundial) a día de hoy sigue
ue a del Acue do de Pa ís, lo que di icul a ía bas an e el llega a un u u o limpio.
Figu a 7: Indicado es demanda ene gé ica global es imada de 2020 y 2018 espec o el
año an e io [12] [14] Adap ado

9
9
Po encial de los sis emas Powe -To-Powe pa a el almacenamien o de ene gía de o igen eno able
Figu a 8: Consumo ene gé ico o al po países en 2019 [15]
O o aspec o impo an e en la ac ualidad es la educción de in e sión en las edes de anspo e y dis ibución,
las cuales se han educido un 18% [12] en lo que a de año. El buen es ado de la ed de anspo e y dis ibución,,
así como las in es igaciones en la misma son undamen ales pa a pode implan a los nue os sis emas de
almacenamien o que se in es igan a día de hoy y pa a implan a de una o ma más op ima y e icien e las
ecnologías eno ables, especialmen e en aquellas egiones en las que se p omue e la gene ación dis ibuida.
Respec o la po encia ins alada pa a la gene ación de ene gía, ac ualmen e se ienen unos 7784 GW [16] en odo
el plane a de los cuales an solo 24GW co esponden a almacenamien o en ba e ías, es deci , el 0,308%. De esos
7784 GW un e cio ap oximadamen e co esponde ía a las eno ables, lo cual dis a mucho de la cuo a de
cobe u a de demanda si enemos en cuen a que el consumo de ene gías eno ables en el mix ene gé ico es de
an solo un 4-5% [13]. Es o con i ma que no se es á ap o echando el po encial de las ecnologías eno ables
dejando a es as en una posición ma ginal y su si uación se debe ía e e i pasando del ac ual 4-5% a un mayo
po cen aje en la pa icipación ene gé ica gobal. Sin emba go, a de hoy el almacenamien o de ene gía es una
ealidad en la que podemos encon a a ias ecnológías con un a anzado TRL (Tecnology Readiness Le els).
Así mismo con inúa el desa ollo y es udio de o as ecnologías de almacenamien o que p esen en una mayo
densidad ene gé ica ya que es la mayo ca encia de las ac uales siendo un cla o ejemplo de ello el hid ógeno.
En el úl imo año cayó en o no al 30% la capacidad de almacenamien o a g an escala espec o al 2018 en g an
pa e debido a la e apa inicial en la que se encuen a la ecnología y po los escasos apoyos de las polí icas. Sin
emba go, el almacenamien o a pequeña y mediana escala empieza a cob a cie a ue za especialmen e en el
consumo de ás del medido , donde en países como Japón llegó a cuad uplica se la po encia ins alada. [17]
Respec o los sis emas de almacenamien o de ene gía a g an escala des acan el bombeo hid oeléc ico, siendo el
más usado a día de hoy po su mayo e iciencia espec o el es o y la madu ez ene gé ica que iene, el ai e
comp imido, el almacenamien o é mico, el supe condensado , los olan es de ine cia y las ba e ías (de li io o
de hid ógeno), siendo es a úl ima o ma de almacenamien o la que p ome e un u u o más a o able pa a el
almacenamien o. No obs an e, hay que des aca que en la ac ualidad es a ecnología de almacenamien o se
encuen a en un c ecien e desa ollo y que aunque engan un meno ni el de TRL que las an e io es, se espe a
que en los p óximos años es as supe e a sus p edeceso as lo que a su ez con ibui ía al al o cos e po KW/h
educiéndolo incluso un 50% pa a 2030. [18] [19] [20] [21] [22] [17] [23]
En de ini i a, queda cla o que le obje i o es pode almacena ene gía eno able con el in de en abiliza aún
más las in e siones en ecnologías eno ables y hace las más a ac i as pa a el me cado, así como pa a a o ece
a que las naciones puedan llega a los acue dos es ablecidos en las dis in as Cumb es del Clima.
Figu a 9: Capacidad ins alada de gene ación de ene gía en el año 2020 y es imación según las polí icas
decla adas [17]
Necesidad del almacenamien o de ene gía
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2.2 Si uación geopolí ica
El mundo mode no y en desa ollo iene una ue e dependencia ene gé ica debido a que de e minan la o ma
de ida dia ia y la mayo ía de las ac i idades co idianas de cualquie país, po lo que una condición ad e sa en
las mismas implica ía una amenaza pa a la economía mundial. Es a dependencia ene gé ica juega un papel
geopolí ico muy impo an e en la independencia de los países impo ado es de ene gía, ya que dependen de los
p oduc o es. Es po ello que se da la necesidad de accede a las uen es de ene gía de la mane a más con inua y
asequible posible, pa a no ene un p oblema de abas ecimien o y no paga un al o p ecio a las naciones
p oduc o as.
Son a ios los países que g acias a sus ese as na u ales de ene gía han podido de ende sus in e eses an e la
comunidad in e nacional a la ez que han podido eje ce una cie a in luencia económica y polí ica sob e e ce os
países. Po ello los planes de u u o pa a el mix ene gé ico les ha supues o un p oblema, siendo los más
damni icados los expo ado es de pe óleo como A abia Saudí, o a los de ca bon como se ían Aus alia e
Indonesia, pues o que al menos a co o plazo el gas na u al segui á siendo una uen e ú il y que ayuda á a la
desca bonización lo cual supond á un bene icio a países expo ado es de gas na u al como son Rusia, Ca a o
Es ados Unidos.
Po el con a io, el u u o mix ene gé ico p esen a una se ie de en ajas pa a los países que ca ezcan de ecu sos
ósiles, pues o que su dependencia ene gé ica se ía meno ya que pod ían consumi ene gía p oducida en el
mismo país a pa i de las ecnologías eno ables.
Respec o el gas na u al, es impo an e especi ica que los bene icia ios en la es a egía geopolí ica no solo son
son los países p oduc o es, sino ambien los de paso debido a que el anspo e del gas na u al se puede da
median e gasoduc os, lo cual bene icia ía a países que se encuen en geog á icamen e bien si uados, como es el
caso de Tu quía, que conec a la pa e del Ma Caspio con la zona su de Eu opa. No obs an e, no les o o ga an a
en aja, ya que es e ambién puede se anspo ado en buques, lo cual hace que se enga un cie o con ol sob e
el p ecio del gas al ene di e sos endedo es.
Con espec o al ac o económico, la mayo pa e de los países que ienen ese as de combus ibles ósiles
cen an g an pa e de su economía en los mismos, siendo es e el p incipal mo i o po el cual se mues an
con a ios an e los posibles cambios que se p oduci ían en el mix ene gé ico, pues o que es o se aduce en una
ue e caída de su PIB.
Tan o la AIE como la IRENA, p oponen una se ie de escena ios pa a e i a que con inue el cambio climá ico,
en ellos siemp e se p e ende acaba con las emisiones y p omo e las eno ables, aunque se consiga en más o
menos años. Los es ados más dependien es economícamen e de las uen es ósiles pe de ían más PIB pe cápi a,
en e a las naciones sin ecu sos ósiles, las cuales aumen a ían su PIB pe cápi a. De o ma g á ica se mues a
en la Figu a 10, en la cual se obse a la p e isión del PIB pe cápi a a ni el global. Es a compa a el escena io
que ac ualmen e enemos (TES) con espec o al deseable (PES) en el cual se lle a ían a cabo las medidas
Figu a 10: Ganancias acumuladas de PIB po egión en el TES en compa ación con el PES en $×pe sona/año
[24]
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Po encial de los sis emas Powe -To-Powe pa a el almacenamien o de ene gía de o igen eno able
mencionadas. [24] Cabe a de aca el caso de la Unión Eu opea, que se ía la mayo bene iciada, pues o que es
una egión plenamen e consumido a y apenas cuen a con algunos yacimine os.
2.3 Exceden es de las ecnologías eno ables
Uno de los mayo es incon enien es de las ene gías eno ables a iables (ERV) es su ines abilidad de suminis o,
debido a su ue e dependencia con la si uación geo á ica y las condiciones climá icas, ma cando es as su
p oducción. Es po ello que en cie os momen os la p oducción puede no se su icien e pa a abas ece la demanda
de ese ins an e y en o os puede que se p oduzca una g an can idad de ene gía que no a a pode se consumida,
po lo que se debe ía limi a esa p oducción, bien pa ando las hélices de los ae ogene ado es o desen ocando
paneles o o ol aicos o cap ado es sola es con el único in de no p oduci un p oblema en la ed. Es a si uación
la pod íamos e en la ¡E o ! No se encuen a el o igen de la e e encia., en la cual emos como la i adiación
se concen a en unos pe íodos especí icos del día. Al es a la i adiación ligada con la p oducción de enegía
eléc ica en los paneles o o ol aicos (po ejemplo), end íamos cie os pe iodos de al a p oducción que pueden
o no coincidi con pe iodos de al o consumo, como ambién pod íamos ene lo opues o. Zonas de baja
p oducción con al o consumo. [25]
Ac ualmen e las ERV ienen un pe iodo de uncionamien o ma cado po esas condiciones es aciona ias, lo cual
p o oca que supongan un p oblema una mayo pene ación de las ene gías eno ables, pues o que, aunque g an
pa e de la ene gía se gene ase de o ma limpia y sos enible, siemp e se ía necesa io usa o as ecnologías más
o menos con aminan es pa a supli la demanda. Es po ello, que con el almacenamien o se le quie e da un uso
a esos pe iodos de exceden es y o ece así una nue a opo unidad come cial con la que se pueda i consiguiendo
una mayo e iciencia en el sis ema ene gé ico de las eno ables a iables. En el año 2019 la pa icipación de las
ERV en la gene ación de ene gía ue de un 10% ap oximadamen e [24], pe o en los di e en es escena ios que
plan ea IRENA, sob e las ERV ecae á g an pa e de la p oducción de ene gía, llegando en el caso más a o able
al 61% en el año 2050, po lo que se debe log a la máxima lexibilización del sis ema ene gé ico de o ma que
se pueda c ea la es abilización que a día de hoy se consigue con las plan as gene ado as de base. En la búsqueda
de la es abilización del sis ema es donde se end á que ac ua con el almacenamien o pasando de unos 30GWh
ac auales a más de 900GWh pa a el 2050, así mismo, si a es os planes de mejo a se le in oduce la ca ga de
ehículos eléc icos in eligen e se le pod ía añadi un almacenamien o ex a de unos 14145GWh con lo que se
consegui ía una in eg ación de las eno ables mucho más e ec i a y capaz de sumisnis a la demanda exigida.
No obs an e, se á necesa io segui in i iendo en las edes de anspo e pa a que sean capaces de sos ene es e
sis ema, así como de posibili a la genen ación dis ibuida la cual se ía cla e en un escena io de eno ables. [24]
Pese a los a ances ecnológicos, a día de hoy el almacenamen o po bombeo hid áulico es la o ma de
almacenamien o más e icien e debido al g an desa ollo de la ecnología que lo o ma, ambién es á muy p esen e
el almacenamien o en las cen ales e mosola es de concen ación, la lo cual se almacena ía pa e del calo en
Figu a 11: Ho as sol pico en Se illa el 12 de Julio de 2001 [25]
Necesidad del almacenamien o de ene gía
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algún elemen o de almacenamien o como po ejemplo sales undidas, pe mi iendo es as una ex ensión en las
ho as de ope ación de la plan a.Sin emba go, las ecnologías o o ol aica y la eólica p esen an una mayo
di icul ad pa a el almacenamien o de ene gía, pues o que no se puede almacena ien o, ni se puede de almacena
é micamen e la elec icidad p oducida po los paneles o o ol aicos, lo cual p o oca que se pie da una ene gía
que se pod ía ap o echa . Ac ualmen e hay a ios es udios cen ados en el ap o echamien o de la ene gía
exceden e ya sea pa a un almacenamien o di ec o en ba e ías, como pod ían se las ión-li io o la p oducción de
hid ógeno e de pa a los sis emas powe o powe con los que se p e ende almacena ene gía en o ma de
hid ógeno, gas, e c, pa a su pos e io uso [24] [26]. Es os sis emas además de ap o echa los excen es con el in
de usa los en un u u o ans o mados o sin ans o ma , ayuda ían en g an medida a que las ERV se
en abilizasen mucho an es po lo que las ans o ma ían en una in e sión bas an e in e esan e, lo cual ayuda ía
aún más a la in es igación sob e es as ecnologías pues o que a día de hoy se encuen an en una madu ez
ecnológica a anzada pe o aun dis an e de la ase come cial.
2.4 Es abilidad del sis ema eléc ico
Como se ha dicho an e io men e, las ERV pod ían gene a ines abilidad en el sis ema eléc ico, po lo que con
el almacenamien o se pod ía mi iga el e ec o además de con e i lo en un elemen o que p opo ciona ía una
mayo inse ción de las ecnologías eno ables y p opo ciona ía una mayo es abilidad al sis ema eléc ico de
po encia.
En los di e sos es udios apa ecen una g an can idad de dis in os ipos de almanenamien os, y odos ellos poseen
una cualidad que puede a en aja a la es abilidad del sis ema eléc ico, como es el caso de las ba e ías de iones
de li io, las cuales además de su al a densidad ene gé ica p esen a una ápida espues a con la que pod á supli
las al as que p o oquen las ecnologías eno ables a la ez que ienen una bajísima asa de au odesca ga, lo que
signi ica que se á e icien e du an e la gos pe iodos de iempo. Sin emba go, a día de hoy se sigue in es igando
en la ecnología pa a op imi a su uncionamien o y subsana los allos encon ados. O o sis ema de
almacenamien o bas an e op imo se ía el hid ógeo, pues o que se pod ía almacena y u iliza median e el sis ema
powe o hyd ogen pa a la gene ación de ene gía de o ma que g osso modo pod ía hace el papel que a día de
hoy ealizan las u binas de gas.
Jun o a es as ecnologías se encuen an una g an can idad ecnologías en desa ollo y las ya madu adas con las
que se consigue median e el almacenamien o palia el e ec o de las ines abilidades de las eno ables a la ez que
c ean un sis ema ene gé ico más es able po su ápida disposición, pues o que el iempo de espues a es mucho
meno al que p esen an la mayo ía de las con encionales, lo cual p opo ciona ía an e la caída de cualquie nudo
del sis ema eléc ico una espues a inmedia a.
Así mismo hay a ios es udios que plan ean usa el almacenamien o no solo pa a abso be los picos de la
p oducción de las eno ables sino ambién pa a ali ia la conges ión de la ansmisión de la ed, es deci , mejo a
la capacidad de ansmisión de la ed. De es a mane a se consegui ía aumen a la can idad de ene gía ans e ida
an o en líneas, como en ans o mado es o subs aciones. Po o a pa e, ambién ayuda ía a egula la ecuencia
y el ol aje median e un con ol de la po encia ac i a y eac i a de o ma que mejo ase el ac ual endimien o de
la ed eléc ica. [23]
2.5 Aho o ene gé ico
Con el almacenamien o de ene gía se consegui ía que odos los exceden es de las ERV se ap o echa an en luga
de pe de los o desap o echa los, es po ello que se con a ía con una mayo can idad de ene gía que pod ía se
e ida a la ed lo que supond ía a la ez un bene icio económico. No obs an e, el aho o ene gé ico no solo
end ía po ese ap o echamien o de los picos de las ERV sino que ambién se con empla una mejo a en cuan o
a las condiciones de la ed de anspo e la cual se ía i al pa a la implan ación an o de las ERV como del
sis ema de almacenamien o a g an escala consiguiéndose con dicha mejo a una educción de las pé didas du an e
el anspo e a o ecida así mismo po la posibilidad de pode implan a gene ación dis ibuida, lo cual educi ía
la dis ancia en e los pun os de gene ación y dis ibución.
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Po encial de los sis emas Powe -To-Powe pa a el almacenamien o de ene gía de o igen eno able
2.6 ¿Po qué es en onces necesa io almacena ene gía?
Según los di e sos acue dos in e nacionales, el se humano a buscando un u u o e de en el que no haya
emisiones de ca bono y ac ualmen e las únicas uen es de ene gía que no emi en dióxido de ca bono a la
a mós e a son las eno ables, socialmen e muy bien acep adas y las nuclea es que desde el pun o de is a de la
población p esen a cie a e icencia. No obs an e, como se ha explicado an e io men e el g an p oblema de las
eno ables es la ines abilidad del suminis o, algo que se pod ía e i a con un buen sis ema de almacenamien o
lo cual a su ez p opo ciona ía en ajas en la es abilidad del sis ema y p opo ciona ía un aho o po la mayo
e iciencia que la mayo ía de es os p esen an. Es po ello que, si que emos llega a los obje i os ma cados po el
acue do de Pa ís es indispensable el uso del almacenamien o.

Mé odos de almacenamien o de ene gía
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Da ía odo lo que sé, po la mi ad de lo que igno o
-René Desca es-
3 MÉTODOS DE ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA
c ualmen e hay a ias líneas de in es igación sob e los di e en es mé odos de almacenamien o de
ene gía. Es po ello que su ge la necesidad de ca aloga los según sus di e en es p opiedades con el in de
pode analiza los cuali a i amen e de mane a que sea más ácil elegi uno u o o según la necesidad del
momen o. En e los di e en es mé odos de almacenamien o des aca emos el sis ema Powe - o-Hyd ogen- o-X
siendo es os en los que se cen a á el documen o y con el cual compa a emos el es o.
3.1 In oducción
Con el paso del iempo la enegía eólica y o o ol aica es án cob ando un mayo peso en el mix ene gé ico
mundial. Es po ello que se debe á es ablece una ue e in aes uc u a de almacenamien o y de anspo e pa a
consegui una lexibilización del sis ema de p oducción de mane a que se a o ezca la in eg ación de los mismos
alen ando así una mayo in eg ación de las ene gías eno ables. El p opósi o de los sis emas de almacenamien o
es esquilib a la o e a y la demanda complemen ando las edes ene gé icas. No obs an e, muchos se siguen
mos ando con a ios al almacenamien o debido al al o cos e de la in aes uc u a (CAPEX). Es o limi a las
en ajas de usa almacenamien o ene gé ico espec o a las impo aciones de combus ibles ósiles. Aún así, es e
sob ecos e puede es a compensado po la independencia ene gé ica que se consegui ía. Es e sob ecos e puede
se solucionado con la in oducción de polí icas ene gé icas más abie as que omen en su uso.
Es os sis emas uncionan median e es p ocesos: ca ga (con el cual se abas ece de ene gía), almacenamien o (se
enca ga de e ene la ene gía ca gada) y desca ga (pa a de ol e la ene gía ans o mada o no). Es os es
p ocesos no necesa iamen e deben es a en la misma localización. En algunas aplicaciones, como una cen al de
bombeo, es os es p ocesos se encuen an en la misma localización. Sin emba go, podemos ene o as
aplicaciones donde es os es p ocesos no necesa iamen e es án en la misma localización, como po ejemplo los
sis emas Powe -To-Powe , en los cuales se pueden es ablece en dis in os luga es ísicos sin que ello a ec e al
p oceso.
A día de hoy exis e una amplia can idad de ecnologías que compi en po se la más e ec i a, cuyo in es
consegui se la pieza cla e de un sis ema de almacenamien o más op imo y a en ajado al es o. An e la
di e sidad de las ecnologías podemos encon a di e en es clasi icaciones según el es ado ísico de la ene gía,
según é minos económicos, según la es acionalidad, e c. Es po ello que en p ime luga se debe án indica
A
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Po encial de los sis emas Powe -To-Powe pa a el almacenamien o de ene gía de o igen eno able
cuales son las p incipales ca ac e ís icas. Con es o se pod á e en que se basan pa a clasi ica los en un ipo u
o o y cual se á el c i e io que segui .
3.2 P opiedades más ele an es a la ho a de e alua un sis ema de almacenamien o
ene gé ico
Pa a e alua un sis ema de almacenamien o es necesa io es udia una se ie de p opiedades que nos den la
in o mación su icien e del mismo. Con dicha in o mación se emos capaces de clasi ica las di e en es
ecnologías según el c i e io de clasi icación po el que op emos. Den o de las p opiedades más signi ica i as
enemos pa áme os de endimien o y ene gía que de e minan los pun os écnicos de e e encia con los que
ca aloga los sis emas de almacenamien o de ene gía. [27] [23]
• Ene gía especí ica (Wh/Kg): es la can idad de ene gía que se puede usa po unidad de masa.
• Densidad ene gé ica (Wh/m3 o Wh/Kg): can idad de ene gía po unidad de olumen o masa que se
puede acumula en un ma e ial.
• E iciencia (%): es a e iciencia se da á en los p ocesos de con e sión, almacenamien o, ca ga y desca ga.
• Au odesca ga (% po día, semana o mes): es la can idad de ene gía almacenada que se au odesca ga en
el pe iodo de almacenamien o.
• Tiempo de espues a (s): con es a p opiedad se puede aba ca a ias p opiedades empo ales an o pa a
ca ga, desca ga. Den o de es a podemos in oduci el a io E/P que es una elación en e el cos e y el
bene icio.
• Vida ú il (ciclos o años): di á en iempo de ida al que puede llega un si ema de almacenamien o. La
ida ú il se pod á exp esa en ciclos, años o ambas dependiendo de la ecnología.
• Cos e uni a io de la ene gía (U.M./KW h): se e ie e al p ecio que end á la ene gía almacenada en el
sis ema de almacenaien o en cues ión.
3.3 Clasi icación de los sis emas de almacenamien o de ene gía
Dependiendo del c i e io en el que se desee cen a el sis ema de almacenamien o de ene gía, pod emos
clasi ica lo de las siguien es o mas.
Figu a 12: Clasi icación sis emas de almacenamien o de ene gía [27] [17](Adap ado)
Mé odos de almacenamien o de ene gía
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3.3.1 Clasi icación ísica
Es la o ma más común en la que se clasi ican los sis emas de almacenamien o de ene gía, la cual se basa en la
o ma ísica de la ene gía cuando es a se almacena. Debido a su impo ancia se desa olla á con mayo ex ensión
en el pun o 3.4, aunque se ema ca an aho a los aspec os más impo an es.
Es a clasi icación se di ide en cinco subg upos como son la ene gía eléc ica, química, mecánica, é mica y
elec oquímica. [27]
3.3.2 Clasi icación empo al
Es a o ma de clasi icación analiza cuan o iempo es capaz de suminis a ene gía un sis ema de almacenamien o,
po lo que eque i á p ime o conoce los é minos de du ación de su desca ga. Su clasi icación se cen a en un
almacenamien o de dos ipos, co o plazo y la go plazo. También se ha llegado a usa el é mino de medio plazo,
pe o al di e i poco con el de co o plazo quedó abso bido po es e, po lo que el é mino de medio plazo no es
u ilizado. [27]
3.3.2.1 Almacenamien o a co o plazo
El almacenamien o a co o plazo aba ca pe iodos que an desde el o den de nanosegundos has a días en e os,
pe o los sis emas undamen almen e es án diseñados pa a un almacenamien o de ho as o dia io. El sec o
eléc ico suele ene una elación de E/P ( elación cos e-bene icio) que a ía de una a diez ho as, así como un
ele ado núme o de ciclos y e iciencias del mismo. Es po ello que es e ipo de almacenamien o ene gé ico es
especialmen e adecuado pa a equilib a las luc uaciones a co o plazo que se p oducen en la ed eléc ica.
Algunos ejemplos de es e ipo de almacenamien o son los sis emas de almacenamien o de calo sensible, los
CAES o los olan es de ine cia. [27]
3.3.2.2 Almacenamien o a la go plazo
El almacenamien o a la go plazo aba ca pe iodos que e ienen ene gía du an e a ios días has a meses o años.
Figu a 13: Clasi icación del almacenamien o ene gé ico empo al [27]
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Po encial de los sis emas Powe -To-Powe pa a el almacenamien o de ene gía de o igen eno able
Es os se u ilizan pa a equilib a las lu uaciones es acionales en el suminis o de ene gía debido en pa e a la
es acionalidad del plane a. Así, po ejemplo, en pe iodos con poca adiación sola o poco ien o puede segui
abas eciendo al consumido supliendo el luga que han dejado las eno ables gene ado as. En es e caso las
elaciones E/P son al as, debido a que ienen una al a capacidad de almacenamien o, pocas pé didas y un bajo
núme o de ciclos.
Sis emas como el almacenamien o de agua, el PSP o el de calo sensible son ejemplo de es a clasi icación.
3.3.3 Clasi icación espacial
La clasi icación espacial di ide a los sis emas de almacenamien o de ene gía en cinco ipos. Según la
localización ísica en la que se encuen e el sis ema de almacenamien o de ene gíase pueden di e encia en
sis emas cen alizados y descen alizados. Po o a pa e, según la mo ilidad de los sis emas es a án los ijos y
los mó iles. También encon a emos los de doble uso, que suelen hace las unciones de comodín eniendo en
su ida ú il di e en es uciones según el momen o. [27]
3.3.3.1 Sis emas de alamacenamien o cen alizados
Es e ipo de almacenamien o es ípico de los sis emas PSP o las ca e nas de gas. Los sis emas de
almacenamien o cen alizado suelen se de g an amaño, po lo que equie en una localización geológica y una
opología del e eno de e minadas, lo cual le supone la necesidad de cen aliza el sis ema en un á ea
de e minada. Es o puede supone una se ia des en aja, pues o que limi a ía las localizaciones en las que es
posible dispone de es os sis emas de almacenamien o. [27]
3.3.3.2 Sis emas de almacenamien o descen alizados
A di e encia de los sis emas de almacenamien o cen alizados, los descen alizados son pequeños, modula es y
pueden ene unidades de almacenamien o dis ibuidas po la geog a ía. Es e ipo de sis ema iene una g an
adap abilidad que a o ece a las ene gías eno ables. Un ejemplo de ello se ían las ba e ías en casas con sis emas
o o ol aicos o los acumulado es en las es aciones base. Una cla a en aja de es e ipo de almacenamien o es
que se pueden con ola a ios sis emas desde un solo pun o de con ol, lo cual a o ece ía a la gene ación
dis ibuida eniendo la posibilidad de c ea una plan a de ene gía i ual.
Es os sis emas no equie en unas condiciones medioambien ales especí icas, pe o con sis emas de
almacenamien o más g andes de es e ipo se limi a ían las economías de escala. [27]
3.3.3.3 Sis emas de almacenamien o de doble uso
Es e sis ema de almacenamien o hace e e encia a aquellos sis emas que pueden ene una doble unción o un
doble uso además de su unción p incipal. Ejemplo de ello se ían las ba e ías de los coches eléc icos, pues o
que se p e ende que además de abas ece al coche pa a su desplazamien o du an e la ca ga, median e un sis ema
in eligen e, suminis e ene gía a los hoga es u o as aplicaciones. De es a mane a, las ba e ías pudie an modi ica
su unción p incipal, mo ilidad, pa a da apoyo a la ed eléc ica. De igual mane a son a ios los sis emas de
almacenamien o que pueden ealiza una unción adicional, lo que se aduce en un apo e a la ed eléc ica a un
cos e ma ginal. Es o supond ía un aumen o en la en abilidad de los mismos. [27]
3.3.3.4 Sis emas de almacenamien o ijos
Los sis emas de almacenamien o ijos es án inculados a una ubicación especí ica. Es án ue emen e ligados a
los sis emas cen alizados como las ce ales de bombeo o los almacenamien os en acuí e os. No obs an e,
ambién pueden inclui algunos sis emas de almacenamien o descen alizados como puede se el caso del CAES.
Los sis emas de almacenamien o ijo cen alizados a menudo no pueden es a ubicados donde se gene a la
ene gía ni donde se usa. Ello se conside a una des en aja pues o que el anspo e de cualquie ene gía supone
unas pé didas ene gé icas es ando e iciencia al p oceso de almacenamien o. [27]
Mé odos de almacenamien o de ene gía
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• Almacenamien o en ba e ías de níquel: es e ipo de ba e ías es án o madas po po un elec odo
posi i o de hid óxido de niquel y po un elec odo nega i o que puede se de Fe, Cd, Zn, H2, e hid u os
me álicos (MH). En e ambos se encuen a el elec oli o, compues o po una solución de hid óxido de
po asio. El ciclo de uncionamien o es mayo que en el caso an e io y ep esen a una mayo densidad
ene gé ica. En sus inicios las que más se u ilizaban e an las ba e ías NiCd, pe o en la ac ualidad se es án
eemplazando g adualmen e po las de NiMH debido al mayo endimien o ene gé ico que es as
p esen an en cuan o al almacenamien o.
En la ca ga y desca ga es impo an e ene en cuen a los e ec os nega i os de la empe a u a,
especialmen e en las ba e ías NiMH. En el caso de que la co ien e de ca ga sea muy ele ada y/o que
se siga inyec ando co ien e incluso es ando comple amen e ca gada, la empe a u a aumen a á
pudiendo de e io a e incluso des ui la ba e ía. En es e ipo de ba e ías es impo an e no desca ga las
po comple o pa a e i a así la in e sión de la pola idad, aumen ando ambién la ida ú il de la ba e ía
pues o que e i a la c eación de dend i as me álicas que pueden causa co oci cui os en el in e io de las
celdas. Po an o, es isible que un co ec o uso de la ba e ía a ec a di ec amen e a la ida ú il de la
misma.
• Almacenamien o en ba e ías de li io: es as han expe imen ado un c ecimien o en los úl imos años
debido a la al a densidad ene gé ica que son capaces de ene . Es una ecnología bas an e madu a lo cual
hace que en la ac ualidad puedan almacena ca ga en el o den de MWh. Es e ipo de ba e ías p esen a
una al a e iciencia en el almacenamien o ene gé ico y una al a densidad de po encia, además de
p esen a un iempo de espues a bas an e ápido (del o den de ms) y una baja asa de au odesca ga.
Todo es o es lo que hace que se posicionen en un buen luga pa a el almacenamieno de ene gía en edes
eléc icas. No obs an e, p esen a algunas des en ajas que hacen que no se impongan, como son los al os
cos es iniciales, los posibles p oblemas de segu idad que p esen an y el ápido en ejecimien o de las
mismas. Den o de es a clasi icación se di e encia ambién según el ánodo, siendo es os los sis emas
con li io me álico y los sis emas de li io no me álico.
• Almacenamien o en ba e ías de sodio: es e ipo de ba e ías usa el sodio como ma e ial en el ánodo.
Es as ba e ías se ca ac e izan po ene un elec oli o con una muy buena conduc i idad y po la
necesidad de un aislan e é mico debido a las al as empe a u as que son capaces de alcanza . Den o de
es a clasi icación se di iden en dos dependiendo del ma e ial del cá odo. Se encuen an las de sodio y
azu e y las de sodio halu omé ica.
Inicialmen e enían una aplicación de mo ilidad, como pa a ehículos eléc icos, pe o ac ualmen e se
les es án dando aplicaciones a g an escala en el almacenamien o de ene gía de o ma que sean capaces
de alimen a mic o edes. Es o se debe a las di e sas en ajas que p esen an de ca a al se icio público
como son las al as densidades ene gé icas, po encias y e iciencia de almacenamien o, así como la la ga
ida ú il, bajo cos o, la espues a ápida y la al a segu idad que o ece an o al sis ema como a su p opia
ope ación. No obs an e, es necesa io ene un con ol de la empe a u a pe manen e pa a e i a que se
sob epasen los 350ºC, lo cual supond ía un de e io o del elec oli o educiendo no ablemen e la ida de
la ba e ía. Así mismo ambién se debe á ene en cuen a la al a esis encia in e na que p esen a es e ipo
de ba e ías y la e osión del sodio, aunque es e ú imo p oblema es más in igni ican e económicamen e
debido al bajo cos e que iene el mismo. Al igual que el es o su es uc u a es modula .
• Almacenamien o en ba e ías de lujo edox: el uncionamien o de es as se basa en almacena y libe a
ene gía cuando las especies edox luyen a a és de los eac o es ánodo/cá odo sepa ados ambos po
una memb ana de in e cabio iónoco. Ese g upo se di ide en dos subg upos según el ma e ial
elec oac i o y el elec oli o en medio acuoso y no acuoso.
Den o de los di e en es subg upos, des aca la VRFB (Vanadium Redox Flow Ba e y), que es un
almacenamien o edox acuoso con iones de anadio en di e en e es ado de oxidación. Es e des aca po
ene un la go ciclo de ida. Es po ello que p esen a una g an aplicabilidad en los sis emas de po encia,
pa a el a bi aje de ene gía y pa a la egulación de ecuencia de los sis emas de dis ibución.

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Po encial de los sis emas Powe -To-Powe pa a el almacenamien o de ene gía de o igen eno able
Es as ba e ías es án ca ac e izadas po ene dos medias celdas sepa adas po una memb ana en la cual
se p oduce el in e cambio de ene gía según la eacción y necesidad. A di e encia de las ba e ías
an e io es, las edox pe mi en dimensiona la can idad de ene gía y la po encia de o ma independien e
la una de la o a debido a que el almacenamien o de los elec oli os se ealiza de o ma de o ma
independien e y ex e na. En es e caso, pese a p esen a cie as en ajas de ca a al almacenamien o a
g an escala el ele ado cos e capi al hace que su implan ación se di icul e, aunque los cos es de
man enimien o una ez en uncionamien o sean educidos. [23]
Figu a 16: Compa a i a ene gía especí ica Vs po encia especí ica de las di e en es ecnologías de
almacenamien o elec oquímico [42]
3.4.5 Sis emas de almacenamien o químico
Los sis emas de almacenamien o químico basan su uncionamien o en la ene gía almacenada en los enlaces de
los compues os químicos que son almacenados. Es os sis emas de almacenamien o químico con ienen ene gía
p ima ia o secunda ia con e ida en po ado es de ene gía con una al a densidad de ene gía. Den o de es os
compues os se incluyen compues os en sus es es ados: gases como el hid ógeno (que se á el que más nos
in e ese en nues o es udio), gas na u al o biogás, líquidos como el me anol, e anol, que oseno y bio uels, y
sólidos como se ían la biomasa o el ca bón. Es a ca ga ene gé ica implica un p oceso na u al ( o osín esis) o un
p oceso écnico (P G y P L). Pa a almacena es os compues os ene gé icos se pueden u iliza anques,
no malmen e es é icos con ma e iales de poca po osidad, o ca e nas de sal y minas abandonadas, los cuales
es án siendo ac ualmen e in es igados y cuya inalidad es u iliza an iguas minas y ca e nas de sal con ma e iales
muy poco po osos como con enedo es na u ales de ene gía. [27] [44] Pa a la desca ga de es a ene gía
ípicamen e se u ilizan p ocesos de combus ión con la que se ans o ma ía la ene gía química almacenada en
ene gía é micay, pos e io men e, en mecánica o eléc ica. Algunos combus ibles como el hid ógeno ambién se
pod ían con e i ene gía eléc ica a a és de una pila de combus ible.
Como se ha is o en los pun os 3.4.1 y 3.4.4, con las ecnologías de almacenamien o pu amen e eléc ico se
consiguen unas al as e iciencias, pe o con pequeñas capacidades y ele ados p ecios, mien as que con la
elec oquímica se consiguen g andes capacidades y a un meno p ecio, aunque las e iciencias son
conside ablemen e meno es. Es po ello que con el almacenamien o químico se p e ende log a unas g andes
Mé odos de almacenamien o de ene gía
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capacidades a bajo cos e sin la necesidad de sac i ica la e iciencia de la ecnología. Es os sis emas basan su
uncionamien o en es elemen os c uciales pa a la indus ia química como son el ca bono (C), el hid ógeno (H)
y el oxígeno (O). Den o de es os sis emas de almacenamien o esncon amos los sis emas P G (Powe o Gas) y
los sis emas P L (Powe o Liquid).
Tan o el P G como el P L, son sis emas que basan su uncionamien o en la con e sión de ene gía de o igen
eno able o no (Figu a 17) en po ado es de ene gía gaseosa (hid ógeno o me ano), o en po ado es de ene gía
líquida (bio uels). Es os sis emas oma ían la elec icidad y median e p ocesos como la elec ólisis p oduci ían
hid ógeno. No obs an e, la p oducción de hid ógeno ambién se pod ía da median e o os p ocesos é micos y
biológicos. Es e hid ógeno pod á se a ado como combus ible o ma e ia p ima.
Figu a 17: Mé odos de p oducción de hid ógeno [45]
En la Figu a 17, se nos mues an las dis in as o mas de p oduci hid ógeno. Teniendo en cuen a la di e sidad
de mé odos, es ob io que se pod á di e encia el hid ógeno según su p ocedencia. Se dis iguen es ipos de
hid ógeno: [46]
• Hid ógeno g is: p oducido a pa i del e o mado de me ano con apo de agua que se ha p oducido
median e la combus ión de un combus ible ósil (no malmen e gas na u al). Es po ello que es e mé odo
de ob ención de hid ógeno gene a emisiones de CO2. Sin emba go, en la ac ualidad es la écnica más
u ilizada.
• Hid ógeno azul: se p oduce siguiendo los mismos mé odos que el hid ógeno g is, aunque, a di e encia
de es e, es e mé odo p esen a un sis ema de cap u a y almacenamien o de ca bono, de mane a que se
e i en odas o g an pa e de las emisiones de CO2.
• Hid ógeno e de: su p oducción es median e la elec ólisis del agua usando elec icidad p ceden e de
uen es de en gía de o igen eno able como la o o ol aica o la eólica. Es e es el p oceso de p oducción
de hid ógeno más indicado pa a consegui una economía o almen e desca bonizada siendo a la ez el
que más nos in e esa pa a nues o es udio en cues ión.
La elec ólisis del agua es un p oceso ísico po el que la molécula de agua se descompone en hid ógeno y
oxógeno cuando se le aplica una co ien e eléc ica. Así, la ene gía eléc ica puede se ans o mada en ene gía
química. El p oceso se da en un elec oli o, una solución acuosa o en sales disuel as que engan la posibilidad de
ans e i iones en e dos elec odos. [47] Como se ha dicho con an e io idad, es impo an e que la ene gía
eléc ica que alimen e el sis ema sea de o igen 100% eno able.
A modo de compa a i a, P G y P L se di e encian en el a amien o que le aplican al hid ógeno una ez que es e
se ha p oducido. Si a es e hid ógeno se le aplica la me anización (P G), se consegui ía un me ano sin é ico el
cual pod ía se u ilizado como combus ible. Mien as que P L usa ía el hid ógeno p oducido pa a sin e iza
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Po encial de los sis emas Powe -To-Powe pa a el almacenamien o de ene gía de o igen eno able
combus ibles líquidos, de o ma que se p oduce un combus ible a base de agua, elec icidad y CO2 más ecológico
que los ac uales. Es o supond ía una solución pa a los anspo es de la ga dis ancia, pues o que la densidad
ene gé ica del me ano es mayo a la del hid ógeno.
3.4.5.1 Tecnologías
• P G-Hid ógeno: pa a es os sis emas, la p oducción de hid ógeno e de se ealiza ía u ilizando un
p oceso elec olí ico en el que la elec icidad es 100% de o igen eno able.
En el p oceso elec oí ico se u ilizan los equipos que se denominan elec olizado es. Es os equipos es án
compues os de dos elec odos (ánodo y cá odo) y un elec oli o. Dependiendo de las ca ac e ís icas de
es as pa es y de las condiciones de ope ación del elec olizado , se pueden encon a di e en es ipos
de elec olizado es: Alcalino, de memb ana polimé ica y óxido sólido. [48] La e iciencia de es e p oceso
depende del endimien o del elec olizado , pe o en conjun o se suele e ne una e iciencia de
p oducción de hid ógeno de en o no al 43% pudiendo inc emen a se en el caso de que se complemen e
con un sis ema de ecupe ación de ene gía llegando a asas supe io es al 60%.
P G-Me ano: las plan as p oduc o as de me ano consis en básicamen e en un elec olizado de agua,
una unidad de sepa ación de CO2 en el caso de que es e no se encuen e como gas pu o o en una mezcla
adecuada y un módulo de me anización. El p oceso de p oducción de hid ógeno es el mismo p oceso
que P G-H2 pe o se le añade ese módulo de me anización. Ese hid ógeno gene ado y el CO2 se
in oducen en la unidad de me anización dando luga a un gas compues o po CH4 y H2O que
Figu a 19: Esquema del p oceso P Me hane [49]
Figu a 18: Esquema de un p oceso P Hyd ogen [50]
Mé odos de almacenamien o de ene gía
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pod emos denomina Syn he ic Na u al Gas (SNG). En es e caso los endimien os que se ob ienen son
meno es, llegando a un 39%, pe o al igual que en el an e io , si se acompaña de un sis ema de
egene ación de ene gía la e iciencia aumen a a alo es supe io es al 60%.
• Powe o Liquid Bio uel: es e concep o se basa ambién en la con e sión de ene gía de o igen
eno able en combus ibles líquidos y p oduc os químicos que se puedan usa como ma e ia p ima de
algún p oceso. Es os líquidos o ecen una al a densidad ene gé ica, lo cual los hace al amen e a ac i os
pa a los desplazamien os a la gas dis ancias como pueda se el caso de los a iones o los ba cos.
Pa a p oduci es e combus ible, enemos dos ías p incipales, o bien median e la sin esis y ac ualización
de Fische -T opsch, o la sín esis y con e sión del me anol. En ambos mé odos se da á una
ans o mación del H2O y del CO2 en un hid oca bu o líquido P L usando la elec ólisis. [50]
El mé odo de sín esis y ac ualización de Fische -T opsch se esume en los siguien es pasos:
➢ Adso ción de CO sob e la supe icie del ca alizado
➢ Iniciación de la polime ización median e o mación de adical me ilo (po disociación del CO
e hid ogenación)
➢ Polime ización po condensación (adición de CO y H2 y libe ación de agua)
➢ Te minación
➢ Deso ción del p oduc o
Figu a 20: P oceso gené ico P L [51]
Figu a 21: Esquema del p oceso de Fische -T opsch [51]
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Po encial de los sis emas Powe -To-Powe pa a el almacenamien o de ene gía de o igen eno able
Pese a se mayo i a iamen e u ilizado en la sín esis de combus ibles de biomasa, gas o ca bón, es e
mé odo ambién se puede aplica pa a los p ocesos P L Bio uels usando como uen e de ene gía la
elec icidad, que se á necesa ia pa a la elec ólisis.
Po o a pa e, el mé odo de sín esis y con e sión del me anol compa e g an simili ud con el mé odo
de Fische -T opsch, aunque en es e caso no se ía necesa io un a amien o pa a el CO2 pues o que se
pod ía abaja con dicho gas sin necesidad de disocia lo. De es a o ma ob ed íamos un combus ible
con el cual se ealiza ía una cap u a de CO2 y con una cie a concen ación de hid ógeno. [51]
Una ez enenemos es os p ocesos como mé odos de almacenamien o de ene gía su gen los p ocesos P X en los
cuales su gen las dis in as a iables en las que pode usa el hid ógeno, me ano o bio uel almacenados. Den o
de los ex ensos usos podemos deci que su u ilidad puede se como mé odo de gene ación de ene gía (Powe o
Powe ), como combus ible pa a el anspo e (Powe o Mobili y) o como combus ible pa a gene a calo (Powe
o Hea ).
3.5 Es udio compa a i o de las di e en es ecnologías de almacenamien o
Con emplando los dis in os en oques pa a clasi ica los dis in os sis emas de almacenamien o, así como la g an
can idad de ecnologías di e en es que se usan en sus di e en es es ados de desa ollo es algo ob io la necesidad
de compa a los con el in de selecciona el mé odo de almacenamien o más idóneo según la necesidad
ecnológica que engamos. Así pues, po ejemplo, aunque un supe condesado enga una mayo densidad
ene gé ica, po el desa ollo y las en ajas/des en ajas que p esen a esa ecnología no se pod á u iliza pa a un
almacenamien o a g an escala. De es a mane a, con la compa a i a de los sis emas de almacenamien o se ob ine
ambién una desc ipción más ce cana de la con eniencia de unos sis emas de almacenamien o en e a o os
como se e en la ¡E o ! No se encuen a el o igen de la e e encia., en la que se mues an las p incipales
ca ac e ís icas a ene en cuen a.
Además de lo mos ado en la ¡E o ! No se encuen a el o igen de la e e encia. es impo an e ca ac e iza
las siguien es ca ac e ís icas de las di e en es ecnologías, de mane a que se puedan es ablece unos c i e ios
ce e os y jus i icados en la elección de una ecnología u o a.
• Capacidad de almacenamien o
• Tiempo de desca ga
• Densidad ene gé ica
• Á eas y campos de aplicación
• Cos e capi al
• E iciencia y ciclos de ida
• Madu ez en el me cado y iabilidad ecnológica
Den o de los di e en es sis emas de almacenamien o de ene gía se ap ecia que dependiendo del g upo al que
pe enezca, la cesión de ene gía se ha á de o ma dis in a. Po ejemplo, el almacenamien o eléc ico no
ans o ma ía la ene gía al cede la, pues o que la cede en el mismo es ado en el que la ecibió. Sin emba go, el
almacenamien o mecánico debe á ans o ma esa ene gía almacenada en o ma de ene gía mecánica (po encial
o ciné ica) en ene gía eléc ica. Es po ello po lo que la misma ene gía almacenada en los di e sos sis emas de
almacenamien o pe mi e un uso y abas ecimien o di e en e.

Mé odos de almacenamien o de ene gía
30
30
Tecnologías
Round- ip
e iciency [%]
Cos es ins alación
[€/kWh]
Ven ajas
Des en ajas
Supe condensado es
90-95
125-300
Al a densidad ene gé ica
Al a e iciencia
Respues a ápida
Al a au odesca ga
Poca capacidad
Cos osos
Supe conduc o es
magané icos
92
300-915
Ba e ías
Plomo ácido
4-89
200-490
Tecnología madu a
Económica y iable
Baja densidad ene gé ica
Ba e ías
Níquel
71
385-1100
Robus as
Baja esis encia in e na
Al a dependencia con la
empe a u a
Ba e ías
Li io
90-97
100-200
Rapida ca ga y desca ga
Mayo ida ú il
Ines ables
Al o cos e inicial
En ejecimien o
Ba e ías
Sodio
72-81
285-1075
Al a densidad ene gé ca
Al o endimien o
La ga ida ú il
Con ol de la empe a u a
Ba e ías
Flujo edox
70-79
250-700
Al a capacidad de
almacenamie o
La ga ida ú il
Al o cos e capi al
P G H2
43-64
-
Al a densidad ene gé ica
G an capacidad de
almacenamien o
Bajo endimien o
Bajo ni el de madu ez
P G CH4
39-72
-
P L
65
-
Bombeo
70-82
40-180
G an capacidad
Al o impac o ambien al
Al o cos e inicial
CAES
40-95
40-80
Al a densidad ene gé ica
Desca ga len a
Al o cos e inicial
Impac o social
Calo
Sensible
45-75
0,2-8
Al a capacidad de ca ga
y desca ga
Al a dependencia con el
g adien e de empe a u a
Calo
La en e
75-90
15-50
Al a densidad ene gé ica
Meno olumen
Ele ado cos e de los
ma e iales almacenado es
Te moquímico
80-100
8-100
Al o endimien o
Poco madu a
Al o cos e
Tabla 1: Compa a i a de ound- ip e iciency y cos es de ins alación de las di e en es ecnologías de
almacenamien o [27] (Adap ado)
31
31
Po encial de los sis emas Powe -To-Powe pa a el almacenamien o de ene gía de o igen eno able
En la ¡E o ! No se encuen a el o igen de la e e encia. se mues a de o ma más isual la capacidad de
almacenamien o de cada una de las di e en es ecnologías. Con ella podemos a i ma que los sis emas de
almacenamien o eléc ico no ienen la su icien e capacidad de almacenamien o como pa a abas ece g andes
consumido es, sin emba go, sí que son capaces de abas ece en co os pe iodos de iempo. Po la compa a i a
en e las dis in as ecnologías, es necesa io des aca la uncionalidad de los sis emas de almacenamien o P G y
P L. En ellos se e una g an capacidad de almacenamien o de ene gía, que a su ez ienen una la ga du ación en
el iempo, es po ello que se pueden concebi como unos de los mejo es sis emas de almacenamien o a g an
escala y capaz de p opo ciona un suminis o es able a la ed eléc ica. No obs an e, con es o no se quie e deci
que el es o de ecnologías no engan un luga en el sis ema ene gé ico, pues o que sis emas de almacenamien o
como el elec o-químico es ampliamen e demandado en el sec o anspo e po la ca ac e ís ica de es a
ecnología. O o ac o cla e a la ho a de de e mina que sis ema de almacenamien o de ene gía nos es más
ecomendable implan a , es el ac o económico, el cual de e mina á la iabilidad (o no) del p oyec o que se
desea ealiza . Den o de es e ac o económico es impo an e des aca que no solo se deben ene en cuen a los
cos es de ope ación, sino que ambién es necesa io con empla la in e sión inicial.
En la ¡E o ! No se encuen a el o igen de la e e encia., se mues an los sis emas de almacenamie no según
su e iciencia y su densidad ene gé ica olumé ica. Así mismo el diáme o de cada uno de los pun os que en ella
apa ecen hace e e encia al cos e capi al especí ico en elación con la capacidad. Es deci , a mayo sea el á ea
del pun o que ep esen a a cie a ecnología, mayo se á el cos e de es a. Es po ello que lo más op imo en es a
escala se ía ene una ecnología si uada lo más a iba a la de echa y con un diáme o pequeño. En elación con
el cos e es ácil des aca el al o cos e po kWh de los sis emas de almacenamien o eléc ico en e al cos e de los
sis emas de almacenamien o é mico (una ecnología bas an e madu a) y en e al almacenamien o químico, que
cuen an con una al a densidad enegé ica.
Figu a 22: Compa a i a de la capacidad de almacenamien o y la du ación de la desca ga de los di e en es
sis emas de almacenamien o [24]
Mé odos de almacenamien o de ene gía
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32
Teniendo en cuen a las ¡E o ! No se encuen a el o igen de la e e encia. y ¡E o ! No se encuen a el
o igen de la e e encia. podemos es ablece una capacidad de uncionamien o de las dis in as ecnologías. Es
deci , pa a que uso ienenen mayo p e e encia cada una de las dis in as ecnologías.
Ello se mues a en la siguien e abla:
Tecnologías de
almacenamien o
P oducción de
po encia
Mo ilidad
Ene gía é mica
Eléc ico
Mecánico
Té mico
Químico
Elec o-químico
Tabla 2: Aplicaciones de los di e en es ipos de almacenamien o [52]
Figu a 23: E iciencia y densidad de ene gía olumé ica de los di e en es sis emas de almacenamien o de
ene gía [27]
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Po encial de los sis emas Powe -To-Powe pa a el almacenamien o de ene gía de o igen eno able
Como se e en la Tabla 2, la o alidad de los sis emas de almacenamien o ienen una u ilidad en la gene ación
de po encia eléc ica. No obs an e, no odas ienen la misma u ilidad en esa gene ación de elec icidad pues como
bién se ha is o en la ¡E o ! No se encuen a el o igen de la e e encia. hay algunas con mayo capacidad
que o as de mane a que pa a el abas ecimien o a g an escala, el amacenamien o químico y é mico p esen a an
cie a en aja sob e el es o, mien as que las de almacenamien o eléc ico son más idóneas pa a gene a
pequeñas po encias, po ejemplo, pa a ac i a cie os componen es elec ónicos.
Según lo is o en la Tabla 2 odas las uen es de almacenamien o si en de una o ma u o a pa a suminis a
ene gía, pe o en los p oyec os a pa e de la solución écnica ambién in e esan los é minos económicos. Es po
ello que en la ¡E o ! No se encuen a el o igen de la e e encia. se e como a medida que la demanda
ene gé ica aumen a, el p ecio se dispa a en cie as ecnologías, de mane a que en ciclos de co a du ación las
elec oquímicas sean más en ables que las químicas. Mien as que pa a g andes ins alaciones el p ecio se
dispa a en las elec oquímicas y las químicas ma can una endencian descenden e.
Po an o, a la ho a de selecciona un sis ema de almacenamien o no solo end emos que es ablece un c i e io
ecnológico en el que se nos diga si una ecnología es adecuada o no. Tend emos que hace un es udio p e io de
la u ilidad de la ecnología en el campo de aplicación, el cos e capi al del almacenamien o y en como aumen a
o disminuye es e en unción de la capacidad que se quie a ins ala .
3.5.1 Compa a i a de la TRL
Cuando hablamos de TRL (Technological Readiness Le el), nos e e imos al conjun o de bloques en el que
sepa amos las ases de desa ollo y madu ación de una ecnología, con el in de ene unas nociones sob e el
pun o de desa ollo en que se encuen a. La clasi icación ípica cons a de 9 ni eles, siendo es e úl imo que
exp esa una mayo madu ez en la ecnología. La de inición de los dis in os ni eles se mues a en la siguien e
abla:
Figu a 24: Ciclos de du ación en e al cos e de ans e encia de la ene gía de dis in os ipos de
almacenamien o [52]
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el in de lle a lo a la p esión de almacenamien o, de mane a que se á necesa io un apo e de ene gía
eléc ica/mecánica pa a acciona los comp eso es. [27] Es po ello, que exis e una impo ancia en la p esión de
salida que o ece el elec olizado , pues o que a mayo sea es a, mayo se á el aho o ene gé ico en los
comp eso es.
Den o de los di e en es sis emas de almacenamien o gaseoso des acan los depósi os de supe icie (mó iles o
es aciona ios) y las ca e nas sub e áneas, aunque solo nos cen a emos en los depósi os supe iciales, pues o
que en el es udio plan emos la idea del hid ógeno como un ec o ene gé ico sin ligadu as geog á icas.
Como se ha mencionado an e io men e, el manejo del hid ógeno en condiciones ambien ales p esen a cie as
di icul ades. En el caso de que se desee almacena en o ma gaseosa, el mayo incon enien e es que p esen a
una muy baja densidad ene gé ica olumé ica. En la Tabla 5 se hace una compa a i a con el es o de ecnologías
de almacenamien o con a las que compi e, y se e que an solo supe a (en cuan o a densidad ene gé ica
olumé ica se e ie e) al almacenamien o po bombeo. No obs an e, el bombeo hid áulico sigue siendo el
sis ema más u ilizado debido a su madu ez y bajo cos e.
Tecnología de almacenamien o
kWh/Nm3
Bombeo hid áulico
0,5-1,5
Hid ógeno
3
Me ano sin é ico
10
Ba e ía de li io
250-670
Tabla 5: Densidad ene gé ica de las p incipales uen es de almacenamien o de ene gía [59]
Es debido a es a baja densidad ene gé ica a condiciones ambien ales que su ge la necesidad de a a el hid ógeno
gaseoso de mane a que se pueda almacena de o ma que no ocupe un espacio muy ele ado, lo cual aumen a ía
los cos es. Pa a ello la solución eside en una comp esión del hid ógeno, de mane a que se eduzca su olumen
y se pueda concen a una mayo can idad de ene gía en un meno espacio. Gene almen e los anques en los que
se almacena á en hid ógeno suelen es a a ados a unos 350-700 ba , aunque pueden alcanza en algunos casos
incluso los 950 ba . A aíz de la Tabla 4, podemos e la eno me di e encia de p esiones que exis e en e la
p esión de uncionamien o de los di e en es elec olizado es y la p esión a la que debe llega pa a se
almacenado. Es po ello que la comp esión del hid ógeno conlle a un gas o ene gé ico conside ablemen e al o,
si uándose en o no al 7% del con enido ene gé ico que posee el p opio hid ógeno comp imido. [59]
Exis en di e en es ipos de comp eso es, los comp eso es de ipo mecánico y los de ipo no mecánico, aunque
pa a el hid ógeno en ase gas des aca especialmen e el ipo mecánico. Den o de es e ipo exis en a ias
ipologías de comp eso es, pe o en lo que e ie e a la comp esión del hid ógeno los que se u ilizan con mayo
ecuencia son los de desplazamien o posi i o. Es os usan pa es mó iles que se enca gan de educi el olumen
ocupado po el hid ógeno de mane a que podamos ob ene la p esión deseada. [60]
Los dos ipos de comp eso es más empleados son los siguien es:
• Comp eso de pis ón: suelen se comp eso es ideales cuando el lujo de hid ógeno es mode ado, no
obs an e, o o ga al os ni eles de p esión, llegando incluso a los 850 ba . Gene almen e pa a es os ni eles
de p esiones se suelen u iliza los comp eso es sin acei e, ese ándose la a iedad con acei e pa a
p esiones meno es de 30 ba . [60]
Es e comp eso básicamen e cons a de un sis ema pis ón-cilind o, esquipado con dos ál ulas que
pe mi en la admisión y en ega del hid ógeno. Es e a su ez i á unido a cigüeñal median e una biela de
o ma que se ans o ma el mo imien o gi a o io en lineal. Pa a ello se á alimen ado a a és de una
máquina eléc ica, o median e una máquina é mica. En un p ime momen o, el pis ón se encuen a en
el pun o mue o supe io (PMS) del cilind o. En ese momen o se ab e la ál ula de admisión pa a
pe mi i la succión del hid ógeno gas, que se p oduce al c ea se una condición de acío pa cial en el
in e io del cilind o. Una ez que el pis ón alcanza el pun o mue o in e io (PMI) se cie a la ál ula

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41
Po encial de los sis emas Powe -To-Powe pa a el almacenamien o de ene gía de o igen eno able
de admisión, y el pis ón uel e de nue o hacia el PMS, comp imiendo el hid ógeno a la p esión deseada.
Po ú imo se ab i ía la ál ula de salida o desca ga, po la que sald ía el hid ógeno hacia el depósi o y
se ol e ía a ealiza el p oceso. Pa a e lo de o ma más g á ica podemos ecu i a Figu a 27. [61]
Es os comp eso es p esen an cie as en ajas como la madu ez de su ecnología, la adap abilidad al
caudal y las ele adas p esiones de desca ga. Aunque ambién p esen a o as des en ajas como la posible
con aminación po acei es lub ican es (si los usa), los enómenos de agilidad en los ma e iales, la
di ícil ans e encia de calo , así como la ele ada can idad de componen es y pa es mó iles, que hacen
que su man enimien o sea complejo a la ez de que gene an una ele ada can idad de ib aciones y
uidos.
• Comp eso es de dia agma: son un ipo de comp eso es que han demos ado una g an e icacia pa a
aplicaciones con hid ógeno g acias a su al o endimien o, su meno consumo ene gé ico y los bajos
equisi os de e ige ación. Al no pe mi i el con ac o en e el luido comp esible y el pis ón, se
con ie en en unos comp eso es adecuados pa a aquellos gases que engan una g an pu eza. Pa a
consegui la comp esión del hid ógeno sin que es e en e en con ac o con el pis ón, u ilizan un luido
hid áulico que se enca ga á de ansmi i el mo imien o a una ina memb ana me álica (dia agma) y
es á se lo p opo ciona á al hid ógeno. Pa a ello, al y como se ep esen a esquemá icamen e en la Figu a
28, el di agma se mue e hacia el espacio de la ca idad en la que se encuen a con inado el hid ógeno
en es ado gaseoso, educiendo su olumen pa a que así aumen e su p esión. El p oceso con el luido
hid áulico que mue e es e dia agma se ía muy simila al del comp eso de pis ón.
El elemen o ca ac e ís ico de es e comp eso , el dia agma, es á compues o a su ez po es placas
di e en es: la placa de p oceso que es la que se encuen a en con ac o con el hid ógeno, la placa
hid áulica que es la que se encuen a en con ac o con el luido hid áulico (que suele se acei e) y po
úl imo la placa in e media, que se coloca en e las an e io es con el in de e i a ugas y el allo del
dia agma.Con el obje o de que el luido hid áulico apo e la can idad de p esión necesa ia al hid ógeno,
es e suele es a a ado a una p esión lige amen e supe io que la de salida del hid ógeno.
(a)
(b)
Figu a 27: Esquema de un cilind o de un comp eso al e na i o (a) y comp eso al ena i o eal (b) [60] [61]
(a)
(b)
Figu a 28: Esquema de un comp eso de dia agma me álico (a) y un comp eso eal de dia agma
me álico (b) [60] [61]
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Como se ha comen ado con an e io idad en es e ipo de comp eso encon amos dos luidos di e en es,
lo cual supone que se necesi a án dos ci cui os sepa ados po los que ci cula án cada uno de los luidos.
De igual mane a se á imp escindible la elección de unos ma e iales adecuados, pues o que cada luido
end á sus ca ac e ís icas.
Es os comp eso es pese a p esen a g andes en ajas como las comen adas inicialmen e, ambién
plan ea cie os e os como son el diseño an complejo que p esen a, así como la posibilidad de allo en
el dia agma, pa a lo cual se siguen in es igando nue os ma e iales y mé odos de uncionamien o. [60]
Una ez que el hid ógeno es comp imido po los comp eso es, solo queda ía almacena lo. Ac ualmen e el
almacenamien o se es á ealizando a empe a u a ce cana al ambien e, aunque se es á es udiando la iabilidad y
e icacia de un almacenamien o a meno empe a u a, pues o que con ellas se consegui ía una mayo densidad
ene gé ica.
Los anques de almacenamien o se clasi ican en cua o g upos según su máxima p esión de almacenamien o y
en unción del ma e ial del que es é o mado.
Tipo
Ma e iales
P esión admi ida
Ca ac e ís icas
I
Ace o o aluminio (sin
cos u as ni e es imien o)
150-300 ba
Muy pesados y de pa edes g uesas
U ilizados p incipalmen e en ehículos de GNC y
en aplicaciones es aciona ias indus iales
II
Me álicos sin cos u as
en uel os en a os de ib a
de id io y esina
450-800 ba
Muy pesados
U ilizados p incipalmen e como anque
in e medio en aplicaciones es acion ias
III
Re es imien o de aluminio
sin cos u as y en uel os
con ib a de id io y
esinas compues as
350-700 ba
Más lige os y de pa edes más inas espec o los
ipo I y II
Usados p incipalmen e pa a aplicaciones de
mo ilidad y anspo e de H2 en aile s.
IV
Re es imien o no me álico
en uel os con ib a y
e es imien o polimé ico
350-700 ba
Tabla 6: Clasi icación de los di e en es ipos de anques de almacenamien o de hid ógeno [59] Adap ado
4.1.2.2 Almacenamien o de hid ógeno en es ado líquido
El almacenamien o de hid ógeno en es ado líquido es una ecnología bas an e madu a y que supone la base de
la ed de in aes uc u a indus ial exis en e y de dis ibución. El g an e o de es e ipo de almacenamien o se
encuen a en la necesidad de educi la empe a u a del hid ógeno has a los -253 ºC pa a que es e pueda se
almacenado a una p esión de en e 1-20 ba [62]. Pa a alcanza dicho obje i o, se ealiza un p oceso de licuación
en el mismo. Con es e p oceso se consigue pasa un gas a líquido a a és de la modi icación de las condiciones
de p esión y empe a u a combinando pa a ello una se ie de comp eso es, in e cambiado es de calo y ál ulas
de expansión con las que log a el en iamien o deseado. La o ma más simple conocida de es e p oceso se
co esponde con el ciclo Linde que se mues a en la Figu a 29. En el se dis inguen los siguien es p ocesos
e modinámicos:
• Comp esión iso é ma a empe a u a ambien e de 1→2
• En iamien o a p esión cons an e en un in e cambiado de calo de 2→3
• Expansiones isen álpicas de 3→4 y de 4→5
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Po encial de los sis emas Powe -To-Powe pa a el almacenamien o de ene gía de o igen eno able
Figu a 29: Diag ama de empe a u a-en opía del ciclo de Linde [63]
Una ez que el hid ógeno llega al pun o 4, end íamos un luido bi ásico, po lo que end íamos que e i a
la pa e de líquido que es lo que nos in e esa (pun o 6) y el es o (pun o 5) segui ía el ciclo inyec ándose en
él una can idad de hid ógeno en es ado gaseoso como eposición.
Figu a 30: Esquema de un ciclo simple de c iogenización del hid ígeno [64]
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En la Figu a 30 se mues a el esquema de un ciclo simple de c iogenización del hid ógeno. En el se pueden
di e encia p incipalmen e cua o p ocesos:
• En e de es á el p ime p oceso de p ecomp esión del hid ógeno. P e iamen e a es e p oceso el ciclo
end á un sis ema de depu ación y p oducción del hid ógeno con el cual se alimen a á el sis ema. Con
el p oceso de comp esión se consigue inyec a el hid ógeno gaseoso al siguien e p oceso con la p esión
demandada, pues o que gene almen e las condiciones a las que se ob iene el hid ógeno se án las del
elec olizado .
• Con el segundo p oceso, o bloque de p een iamien o (en na anja) se p e ende educi en un p ime
ins an e la empe a u a has a los 130-80 K, dependiendo de los elemen os del ciclo y del e ige an e
que se use. [64]
• A con inuación, se end ía el ciclo de en iamien o c iogénico (en ojo) con el cual se educi ía la
empe a u a un poco más has a los 77 K ap oximadamen e. [64]
• Pa a inaliza , el úl imo p oceso an es de almacena el hid ógeno líquido se ía la expansión (en azul)
con el cual se baja á an o la p esión como la empe a u a del hid ógeno. De es a mane a se consegu i an
alcanza las condiciones de p esión y empe a u as deseadas, en es e caso, 2 ba y 23 K. [64]
Aunque engamos unos alo es es anda , cada plan a iene sus alo es ca ac e ís icos de uncionamien o, con
sus especi icaciones conc e as, al y como se puede ap ecia en la Tabla 7 donde se mues an pa áme o
ope a i os de a ias plan as eales.
Pese a las di e encias en e el uncionamie o de las di e en es plan as mos adas en la Tabla 7, es no able la
ca ac e ís ica común en cuan o a la empe a u a de salida del hid ógeno. Así mismo se ap ecia un meno
consumo de ene gía con el paso de los años lo cual se debe a una mejo a de los equipos u ilizados y una mejo a
en el desa ollo de es os.
Plan a
Bake & Shane
(1978)
Ingols ad
(1992)
Quack
(2001)
SINTEF MR
(2010)
Es ado
Es udio
Cons uida
Es udio
Es udio
P esión H2
en ada
1,01 ba
21 ba
1 ba
21 ba
P e-comp esión
41,37 ba
-
80 ba
80 ba
E ec i idad p e-
comp esión
79%
-
80%
85%
Re ige an e del
p e-en iamie no
Ni ógeno
Ni ógeno
P opano
MIX
Tempe a u a p e-
en iamien o
80 K
-
220 K
85 K
P esión salida
9,29 ba
1,3 ba
1 ba
1 ba
Tempe a u a
salida
20,57 K
21 K
20,2 K
20,2 K
Ene gía especí ica
10,85 kWh/kg
8,73 kWh/kg
6,93 kWh/kg
6,2-6,5 kWh/kg
Tabla 7: Ca ac e ización de di e en es plan as de c iogenización [62] Adap ado
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Po encial de los sis emas Powe -To-Powe pa a el almacenamien o de ene gía de o igen eno able
Una ez que el hid ógeno en es ado líquido es ob enido, lo más común es almacena lo en anques c iogénicos,
los cuales son capaces de man ene lo en las condiciones deseadas. Es os anques no es án diseñados pa a
aguan a g andes p esiones, po lo que disponen de una ál ula de ali io pa a que en el caso de que aumen e la
empe a u a en el in e io , el hid ógeno e apo ado pueda escapa y así e i a el de e io o o o u a del anque de
almacenamien o. Es e ipo de anques es á p e is o de una se ie de capas y aislan es de o ma que sean capaces
de e i a g andes pé didas de hid ógeno po la di e encia de empe a u a con el ex e io .
Pa a conclui , en compa a i a con el almacenamien o gaseoso, la licue acción del hid ógeno equie e una mayo
can idad de ene gía, si uándose en o no a los 13 kWh/kg H2, mien as que el hid ógeno gaseoso consume unos
2,6 kWh/kg H2 pa a comp imi lo a 500 ba y 3,5 kWh/kg H2 pa a comp imi lo a 900 ba . [59]
4.1.2.3 Almacenamien o de hid ógeno en es ado sólido
Los hid u os me álicos se es án empezando a con empla como una opción iable pa a el almacenamien o de
hid ógeno. Es o es debido a la al a densidad ene gé ica que p esen an espec o o os ipos de almacenamien o
del hid ógeno, como puede se el almacenamien o en es ado gaseoso. Es o ep esen a un ipo de almacenamien o
más sencillo que iende a abaja a p esiones y empe a u as mode adas, en el que incluso se puede abaja a
p esiones y empe a u as ambien e. [65] Pa a log a es e ipo de almacenamien o sólido se equie e una demanda
ene gé ica que es á compues a de es con ibuciones. Una de ellas se ía el calo eque ido pa a lle a al hid u o
has a la empe a u a de deso ción. Y las o as dos se ían el calo de eacción y el abajo de comp esión pa a
log a la p esión de suminis o.
En la ac ualidad se es udian di e sos me ales y aleaciones pa a almacena hid ógeno, de al mana a que su gen
los hid u os me álicos, que son básicamen e me ales y aleaciones con p esencia de hid ógeno en su composición.
La o mación de es os hid u os se debe a un p oceso exo é mico de adso ción, mien as que la deso ción del
hid ógeno es un p oceso endo é mico. La eacción es e e sible, y iene de e minada po la p esión y
empe a u a del hid ógeno. Po ejemplo, a una empe a u a cons an e el hid ógeno p esen a una de e minada
p esión de equilib io espec o a la cual se adso be á el hid ógeno si se encuen a a una p esión supe io , o se
deso be á el hid ógeno si se encuen a a una p esión in e io . En el caso de que la empe a u a aumen e o
disminuya la p esión de equilib io se e á modi icada. [65]
An e es a a iación, enemos la posibilidad de adso be y libe a el hid ógeno de o ma e e sible sin de e io a
signi ica i amen e los me ales y aleaciones. No obs an e, es os ma e iales son bas an e sensibles a compues os
como el oxígeno o el monóxido de ca bono, pues o que ambos pueden p o oca una educción en la capacidad
de abso ción de hid ógeno de los hid u os. Consecuen emen e, se equie e un hid ógeno de g an pu eza
(99,9999%). [59]
La o mación o disolución de los hid u os me álicos sigue la siguien e eacción química:
𝑀(𝑆) +𝑋
2𝐻2(𝑔) ↔𝑀𝐻𝑋(𝑆)
En es a eacción “M” ep esen a el me al y “MH” el hid u o que se o ma con dicho me al. Un aspec o
Figu a 31: Ciclo de almacenamien o de hid ógeno en hid u os me álicos [65] Adap ado

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impo an e de es e ipo de almacenamie no es su al o endimien o en cuan o a pé didas de hid ógeno en el
almacenamien o, conside ándose cons an e la masa de hid ógeno an o pa a la adso ción como pa a la deso ción.
Es o en pa e es undamen al pa a la p opiedad de e e sibilidad de la eacción, asumiendo que las pé didas son
nulas.
A modo ep esen a i o, la o mación del hid ógeno a una empe a u a cons an e se puede ep esen a como una
composición de p esión iso e ma quedando lo mos ado en la Figu a 32(a). En ella emos como a bajas
concen aciones de hid ógeno, se o ma una solución solida del hid ógeno con el me al ( ase α). Con un aumen o
de la p esión se p oduci ía un aumen o del con enido de hid ógeno dando luga a una nue a ase denominada β
en la que se empieza a o ma lo que se á el hid u o. De es a mane a en la ase α+β se da un aumen o de la
can idad hid ógeno en el me al man eniendo las p opiedades cons an es, has a llega a la ase β en la que
inalmen e se encon a ía el hid u o comple o. El ciclo de comp esión del hid ógeno pa a su ans o mación en
hid u o se puede e de una mane a más g á ica en la Figu a 32(b). En ella se puede e como cede el calo en
el p oceso de adso ción a la ez que a aunmen ando su concen ación de hid ógeno. Mien as que en el p oceso
de deso ción pasa lo opues o y abso be calo mien as cede el hid ógeno.
La e iciencia de los hid u os no solo iene de e minada po la can idad de hid ógeno que abso be y deso be.
También es impo an e la apidez con la que es os p ocesos se ealizan, acili ando un meno o mayo lujo de
hid ógeno. En o as palab as, la ciné ica de la eacción. La ciné ica de una eacción es á al amen e in luenciada
po la empe a u a (ecuación de A henius). Así, en la e iciencia ambién se debe conside a los eque imien os
ene gé icos, lo cual supone una demanda de ene gía. Es a demanda, al y como se mues a en la Figu a 33, se
debe a los dis in os equipos de comp esión que se necesi an pa a almacena en es ado sólido el hid ógeno, que
son los que p o ocan que el calen amien o de la ase 2. El endimien o iende a a ia con la p esión a la que se
comp ima el hid ógeno, debido a que una mayo p esión eque i á una mayo demanda ene gé ica.
Figu a 32: Ejemplo de ciclo de p esión de composición iso e ma pa a unas empe a u as T1 y T2 (a) y
p incipio e modinámico de la comp esión de hid u o me álico (b) [65] [68]
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Po encial de los sis emas Powe -To-Powe pa a el almacenamien o de ene gía de o igen eno able
Respec o al almacenamien o se debe sabe que exis e una elación sob e la can idad de hid ógeno que es capaz
de adso be el hid u o. Siendo es a:
𝑚𝐻2= 𝑚𝑚𝑒𝑡𝑎𝑙 × 𝑤𝐻2
Según es a ecuación, la can idad de hid ógeno que se pod á almacena se á el p oduc o de la masa del me al
mul iplicado po un coe icien e de adso ción del hid ógeno en dicho me al. Así se de e mina la can idad de
hid ógeno gaseoso que es capaz de ocupa los espacios p oducidos po la po osidad del me al. Po ello una de
las p incipales des en ajas de es a ecnología es la limi ada can idad de hid ógeno que es capaz de adso be el
me al o aleación que se con ie e en hid u o.
Figu a 34: Hid ógeno almacenado po masa y po olumen en hid u os me álicos, nano ubos de ca bono,
gasolina y o os hid oca bu os [66]
Figu a 33: Esquema de p oceso de almacenamien o de hid ógeno en hid u os me álicos y uso del mismo pa a
di e en es casos. [65]
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En la Figu a 34 se mues a como dependiendo del ma e ial se puede adso be una mayo o meno can idad de
hid ógeno. Se ap ecia que los hid u os más densos ienen una meno capacidad de adso ción, pues o que
p esen an una es uc u a más compac a. Sin emba go, a menos densos sean los me ales o aleaciones que
o ma ían los hid u os pod án con ene una mayo can idad de hid ógeno, en es e caso al p esen a una es uc u a
más po osa que los an e io es. Es po ello po lo que en la ac ualidad se desa ollan es os es udios aplicados a
ma e iales muy po osos como el g a eno, con el in de pode adso be una can idad mayo de hid ógeno. [67]
A pesa de ese incon enien e, p esen a cie as en ajas el uso de los hid u os ales como los bajos cos es de
man enimien o, el bajo desgas e o que no necesi an piezas mó iles. [68] No obs an e, pa a en abiliza es a
opción de almacenamien o, se es ima que el p ecio de en a del hid ógeno debe á es a en el ango de 8 a 10€/kg.
[68] Siendo es o un g an incon enien e pues o que en la ac ualidad el p ecio del hid ógeno g is es á po debajo
de los 1,5 €/kg. [69]
Ac ualmen e se es án in es igando o os mé odos más no edosos basados en nano ubos de acío. Es os son más
lige os, po osos y esis en es po lo que pe mi en un mayo almacenamien o de hid ógeno, an o en la supe icie
como en el in e io , llegando a almacena incluso el doble que los hid u os me álicos. [59]
4.1.3 Gene ación de po encia con hid ógeno
Una ez que el hid ógeno es p oducido y almacenado, an solo queda ía ans o ma lo en ene gía. Es e iene
di e en es usos den o de la indus ia, aunque po la inalidad del es udio que se es á ealizando nos cen a emos
en el uso explici o de la gene ación de po encia eléc ica.
La p oducción de po encia de puede lle a a cabo de di e sas mane as cuando se u iliza hid ógeno. Po un lado,
median e un p oceso elec oquímico a a és de pilas de combus ible, y po o o lado, median e la combus ión
de hid ógeno en una u bina de gas o una calde a de gas.
4.1.3.1 Pilas de combus ible
Las pilas de combus ible u ilizan el hid ógeno a a és de una oxidación elec oquímica con la cual gene an
po encia eléc ica. De es a mane a se gene a una po encia eléc ica a pa i de la ene gía química que posee el
hid ógeno sin la necesidad de que se p oduca ninguna combus ión. En luga de ello se p oduce una eacción
elec oquímica median e la cual se p oduce una oxidación del hid ógeno, p esen ando la g an en aja de ene
un mayo endimien o que en los casos donde la po encia es gene ada median e la combus ión del hid ógeno.
En es e p oceso de oxidación del hid ógeno, al eacciona con el oxígeno, el p oduc o que se ob iene es agua
siendo una buena apues a po la desca bonización del sis ema ene gé ico.
En la ac ualidad exis en y se es án desa ollando núme osos ipos de pilas de combus ible, con capacidad desde
unos pocos W has a g andes sis emas capaces de p opo ciona po encias del o den de MW. A pesa de los
di e en es modelos, odos compa en p incipios de ope ación. Una celda elec oquímica es á o mada po dos
elec odos (ánodo y cá odo) sepa ados a su ez po un elec oli o el cual pod á es a en es ado sólido o líquido.
Pa a p oduci ene gía, el hid ógeno (combus ible) se le suminis a ía al ánodo, en el cual se p oduci ía la
oxidación. Mien as que, po o a pa e, en el cá odo se suminis a ía oxígeno, siendo en es a pa e donde se
p oduce la eacción de educción. Es o p oduci ía una libe ación de elec ones que gene a ían una co ien e
eléc ica. No obs an e, no siemp e es así, pues o que en algunas pilas mig an aniones del cá odo al ánodo y en
o as p o ones del ánodo al cá odo. Con la inalidad de ob ene una po encia ap opiada al uso inal, es común
encon a celdas conec adas en se ie y pa alelo o mando las pilas de combus ible.
El uso de las pilas de combus ible p esen a en ajas ales como:
• Reducción de las emisiones de gases de e ec o in e nade o y de con aminan es a mos é icos, pues o
que solo iene como p oduc o agua y, al no habe combus ión ampoco se emi en óxidos de ni ógeno.
• Ele ada e iciencia de los p ocesos elec oquímicos en e a la combus ión, pues o que no p esen a una
ele ada pé diad é mica.
• Al no posee pa es mó iles son silenciosas y segu as
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Po encial de los sis emas Powe -To-Powe pa a el almacenamien o de ene gía de o igen eno able
• P esen an una g an e sa ilidad, pues o que se pueden adap a pa a da ene gía en o ma é mica o
eléc ica, a di e en es can idades y pa a di e sas aplicaciones (uso indus ial, domés ico o anspo e
en e o as)
Den o de las di e en es pilas de combus ible exis en es des acan las p esen es en la Tabla 8:
Tipo de pila
Combus ible
Rango po encia
kW
E iciencia %
H2/CH4
Tª ope ación
ºC
Aplicación
PEMFC
Hid ógeno
o
me ano
1-100
60/40
40-80
-T anspo e
-Cogene ación
-Elec icidad
-Gene ación dis ibuida
AFC
Hid ógeno
1-100
60/-
65-220
-Elec icidad
-Aplicaciones espaciales
PAFC
Hid ógeno
5-400
40/-
150-210
-Elec icidad
-Cogene ación
MCFC
Me ano
300-3000
-/50
600-700
-Gene ación es aciona ia
a g an escala
SOFC
Hid ógeno
o
me ano
1-2000
70/60
600-900
-Cogene ación
-Elec icidad
-Gene ación dis ibuida
Tabla 8: P incipales pa áme os de las dis in as pilas de combus ible y sus p incipales aplicaciones come ciales
[59]
Es obi io que las aplicaciones ema cadas en la Tabla 8 ienen ese ca ác e e sá il que se ha comen ado con
an e io idad. De es a o ma emos como hay es aplicaciones p incipales en es e ipo de gene ación, como son
las aplicaciones po á iles, las aplicaciones en anspo e y las es aciona ias. [70] En lo e e en e a las dos
p ime as aplicaciones ca ecen de impo ancia en es e es udio, a es a más en ocadas a un sec o de baja po encia
como pueden se disposi i os mó iles pequeños o a la au omoción. Po el con a io, las aplicaciones
es aciona ias sí que nos esul an de g an in e és. Es o se debe a la posibilidad de pode gene a po encia a más
al a empe a u a, lo cual hace que los sis emas se uel an más el icien es y se pueda ap o echa la ene gía
é mica desp endida pa a o as inalidades.
4.1.3.2 Tu binas de gas
Las u binas de gas son mo o es é micos que gene an ene gía eléc ica abajando según un cilo B ay on,
Figu a 35: Máximo po cen aje
de H2 admisible en la
ac ualidad de los p incipales
ab ican es de u binas de gas
con sis ema DLE [59]
Sis ema POWER-TO-HYDROGEN-TO-POWER
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56
una segunda y e ce a ase en la década del 2020 aba cando una zona más amplia de suminis o. El
hid ógeno se á p oducido po elec ólisis median e elec icidad 100% eno able pa a asegu a que sea
hid ógeno e de. Pa a ello se emplea á un elec olizado de 0,5 MWe.
Es e p oyec o necesi a á una in e sión de 7,5 M€, inanciados ín eg amen e po O gem (The O ice o
Gas and Elec ici y Ma ke s) y su inalidad es p opo ciona una ene gía limpia a los hoga es. [59] [79]
4.3 TRL de las di e en es X en los P2H2X
En la Figu a 42 podemos e los di e en es sis emas en la cadena de alo del hid ógeno como ec o ene gé ico
en unción del ni el de desa ollo que p esen a en la ac ualidad. En ella podemos e como en su mayo ía ningún
p oceso p esen a un ni el de desa ollo a escala come cial, po lo que sigue siendo necesa io una mayo in e sión
en el hid ógeno. En e las o mas de gene ación de hid ógeno bajas en ca bono, emos como la elec ólisis es la
que a aumen ando con más ue za debido al bajo cos e de la elec icidad eno able. Po lo an o, se es á
comenzando a da un g an in e és en es a ecnología con la que se espe a que se amplíen las capacidades de
p oducción pa a así pode educi aún más los cos es del hid ógeno. [80] O a al e na i a menos limpia, pe o
ambién con una educción en emisiones de ca bono, se ía el gas na u al e o mado con CCUS (Ca bon Cap u e
Figu a 42: TRL a lo la go de la cadena p oducción, almacenamien o, anspo e
y uso del hid ógeno [80]

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Po encial de los sis emas Powe -To-Powe pa a el almacenamien o de ene gía de o igen eno able
U ilisa ion and S o age) con el que se consegui ía una educción de emisiones pe o aún así emi i ía una cie a
can idad de ca bono en un p oceso ci cula .
Si dejamos de lado la indus ia química y las e ine ías, el uso del hid ógeno es á limi ado po el desa ollo de
a ance de la ecnología ac ual, de mane a que, en elemen os como ehículos lige os, gene ación eléc ica o en
la clima ización de los hoga es se debe segui e in ensi ica el desa ollo pa a que pueda compe i an o
económicamen e como ecnológicamen e con los sis emas ac uales.
En cuan o al uso del hid ógeno pa a el anspo e se ap ecia que ampoco iene una TRL al a en es e campo, más
allá que el de las pilas de combus ible en ehículos lige os. A pesa de ello siguen las in es igaciones de mane a
que se pueda implan a un sis ema de hid ógeno en el anspo e y haga aún más e icien es los sis emas de los
ehículos lige os (aunque di ícilmen e pod án compe i con los eléc icos) y se pe mi a implan a el hid ógeno
ambién en el anspo e pesado como se ían los ba cos o enes, donde sí end ía mayo ca ida.
Po úl imo, en el campo de la gene ación eléc ica exis e un mayo desa ollo con las pilas de combus ible. El
uso del hid ógeno en u binas o mic o u binas de gas pa a p oduci elec icidad aún se encuen a en un es ado
de demos ación, aunque en el caso de indus ias como la e ine ía el hid ógeno se lle a usando bas an e iempo
como combus ible pa a sus u binas, po lo ampoco supone algo no edoso. Sin emba go, aún se necesi a
bas an e desa ollo pa a pode quema un 100% de hid ógeno pa a lo cual Siemens es á abajando y p e ende
odo lis o pa a el año 2024 (HyFlexPowe ). Es deci , aún quedan unos años pa a pode e sis emas de
p oducción de po encia eléc ica median e hid ógeno en uncionamien o de o ma que sean e icien es y
económicamen e en ables. [80]Se puede encon a más in o mación ace ca de los di e en es p ocesos del
hid ógeno en la e e encia [81].
Simulación caso p ác ico
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58
Me pa ece habe sido solo un niño jugando en la o illa del ma ,
di i iéndose y buscando una pied a más lisa o una concha más
boni a de lo no mal, mien as el g an océano de la e dad yacía an e
mis ojos con odo po descub i .
-Isaac New on-
5 SIMULACIÓN CASO PRÁCTICO
n es e capí ulo se p e ende hace una simulación de un sis ema P2P de o ma que seamos capaces de
dimensiona los elemen os de o ma p elimina . Pa a ello se ha án una se ie hipó esis que se debe án
ene en cuen a, así como se debe á segui una me odología pa a la elabo ación de la misma. Siguiendo
es os pasos ob end emos una se ie de esul ados que se analiza án pos e io men e. Po úl imo, se ealiza á el
análisis económico,
5.1 In oducción
En la pa e inicial del documen o se ha expues o la si uación ene gé ica ac ual, haciendo e e encia a los
p oblemas que enemos espec o al cambio climá ico y como debemos aba ca los de ca a al u u o, eniendo
como in el pode log a los obje i os impues os en el acue do de Pa ís pa a 2050. A azón de ello pos ulamos
el almacenamien o ene gé ico como una he amien a indispensable en ese p og eso ecnológico con el que se
espe a llega a dichos obje i os. Den o de es a he amien a que es el almacenamien o, hacemos una
clasi icación de los di e en es mé odos de almacenamien o, y sob e la o ma en que se clasi ican según sus
di e sas p opiedades. En la sección 3.4 se hace un b e e es udio de cada uno de los sis emas de
almacenamien o disponibles, exponiendo su p incipio de uncionamien o y el es ado del a e de la
ecnología. Uno de los sis emas de almacenamien o con mayo po encial pa a almacena ene gía eléc ica
a g an escala y con un ho izon e de iempo es acional es el almacenamien o químico, al cual co esponde
el obje o de es e es udio. Así, el hid ógeno se pos ula como la única opción disponible hoy en día pa a
almacena el exceden e de elec icidad p o enien e de las ene gías eno ables. En la sección 4 se lle a a
cabo un de allado análisis de la ecnología P2H2P.
Una ez expues a una base eó ica del es udio, p ocede emos a la simulación de un caso p ác ico en el cual
ec ea emos un sis ema P2P desde la p oducción de ene gía eno able median e un pa que o o ol aico o eólico
has a la p oducción de ene gía median e una mic o u bina de gas, que quema á el hid ógeno que se ha p oducido
con el elec olizado que es alimen ado a su ez po la p oducción de ene gía eno able. Pa a ello usa emos un
so wa e con el cual pod emos calcula la can idad de hid ógeno que somos capaces de p oduci a pa i de una
plan a de gene ación simulada con el Sys em Ad iso Model (SAM) [82].
E
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59
Po encial de los sis emas Powe -To-Powe pa a el almacenamien o de ene gía de o igen eno able
5.2 Mo i ación
Con es e es udio se p e ende conoce las ca ac e ís icas que se án necesa ias pa a la implan ación de un sis ema
de almacenamien o P2P. Pa a ello hemos supues o un caso base en el cual p oduci emos la ene gía eno able a
a és de un campo o o ol aico, siendo es a almacenada en o ma de hid ógeno en unos anques de al a p esión
pa a su pos e io combus ión y ans o mación de nue o en ene gía eléc ica y de calo .
En la Figu a 43 se ep esen a un esquema del sis ema de almacenamien o P2P, en el cual se di e encian cua o
pa es p incipales como son los gene ado es de ene gía eno ables, el elec olizado , el si ema de
almacenamien o pa a el hid ógeno y po úl imo la mic o u bina. Den o de es e sis ema apa ecen o os elemen os
como se ía el in e so que se á el enca gado de abas ece de o ma co ec a al elec olizado y a los elemen os
auxilia es de la p opia plan a, den o de los cuales se incluye ambién el consumo eléc ico del comp eso . El
comp eso se á necesa io pa a comp imi el hid ógeno que salga del elec olizado has a las condiciones
deseadas y sopo adas po el anque, es po ello po lo que a mayo p esión de salida nos apo e un elec olizado ,
meno consumo eléc ico end emos. En es e caso ambién end emos que conside a la empe a u a del
elec olizado , a menudo a iable, pues o que, si se iene una mayo empe a u a la p oducción de hid ógeno en
el elec olizado pod á se mayo , pe o da á un hid ógeno a mayo empe a u a. Debido a esa mayo empe a u a
el comp eso end ía un peo endimien o, po lo que debemos elegi a conciencia que una cosa se debe á
sac i ica po la o a. No obs an e, donde siemp e se e á e lejado dico e ec o se á en el consumo ene gé ico del
elec olizado , de o ma que a mayo sea la empe a u a con la que abaja el elec olizado , meno se á la ene gía
eléc ica que hay que apo a al elec olizado ( e 4.1.1).
Desde el inicio del documen o se es ablece la necesidad de que el hid ógeno consumido sea de o igen eno able,
pa a ello, el o igen de la elec icidad pa a su p oducción debe á se ambién de o igen eno able (po ejemplo
un campo o o ol aico o un campo eólico) de mane a que al inal del p oceso engamos un hid ógeno e de con
una emisión nula de ca bono. De es a o ma pod emos almacena ene gía eléc ica de o igen eno able y usa la
pos e io men e sin emi i ningún gas de e ec o in e nade o.
Así pues, la ele ancia del es udio ecae en la posibilidad de pode p e-dimensiona un sis ema de
almacenamien o P2P desde el inicio de p oducción de ene gía eno able has a el inal, cuando el hid ógeno
e de p oducido median e la misma es u ilizado pa a ol e a p oduci ene gía eléc ica. En el p opio es udio
ob end emos alo es ca ac e ís icos como pueden se el a io de e iciencia de la plan a, el dimensionamien o de
los di e en es elemen os que la componen, la capacidad de almacenaje y p oducción, así como o os alo es de
in e és.
Figu a 43: Layou básico del sis ema P2P (P opio)
Simulación caso p ác ico
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60
5.3 Me odología
Pa a la ealización del es udio se de inió en p ime luga el caso base. Es e caso de ine las condiciones de abajo
con las que hemos ealizado el es udio, las cuales es ablecen inicialmen e las siguien es hipó esis:
• El pe iodo de uncionamien o se á el iempo que unciona el sis ema. En el es udio se es ablece á un
pe iodo de uncionamien o a la mic o u bina de 6 ho as de mane a con inua en un día, mien as que el
campo o o ol aico y el elec olizado uncina án odas las ho as ú iles del día de o ma que no sea
necesa io sob edimensiona más aún el sis ema.
• El elec olizado debe á se capaz de p oduci como mínimo el consumo de hid ógeno o al que enga
la mic o u bina pa a el pe iodo de uncionamien o es ablecido. Así mismo el campo o o ol aico debe á
es a dimensionado de o ma que sea capaz de alimen a al elec olizado pa a que es e pueda p oduci
la can idad de hid ógeno eque ida.
• A azón de la hipó esis an e io , supond emos que inicialmen e el depósi o es á lleno, debido a que la
p oducción de hid ógeno a ía a lo la go del día de mane a que se pod ía da la casualidad de que en un
momen o de e minado del ins an e inicial no se p oduje a la can idad de hid ógeno su icien e pa a el
co ec o uncionamien o de la mic o u bina.
• El dimensionamien o de la plan a o o ol aica es á hecho pa a que se p oduzca la can idad mínima de
ene gía necesa ia pa a el co ec o uncionamien o de la plan a incluso en el mes de meno p oducción
de ene gía o o ol aica. Es po ello po lo que hab á meses en los que el campo o o ol aico es a á sob e
dimensionado, pe o nos asegu amos la p oducción de o ma con inua.
• De la p oducción o al de ene gía de la plan a o o ol aica supond emos que en o no al 10% de la misma
se equie e pa a abas ece a los sis emas auxilia es.
• Debido a que el dimensionamien o de la plan a o o ol aica es á hecho pa a el mes más des a o able,
end emos una p oducción de ene gía exceden e el es o de los meses. Es po ello po lo que los meses
en los que la p oducción ene gé ica del campo o o ol aico sea mayo a la demandada po el
elec olizado , dicha ene gía pod á se endida y e ida a la ed, no obs an e, no se conside a á en los
cálculos.
• El almacenamien o de hid ógeno se á dimensionado de o ma que sea capaz de almacena el hid ógeno
p oducido po el elec olizado a lo la go de un día medio en el mes de mayo p oducción.
• En el caso de aquellos meses en los que la p oducción de hid ógeno sea mayo a la demandada se
e end á una can idad de hid ógeno en los anques de almacenamien o po posibles de iciencias en la
p oducción de hid ógeno, y el es o pod á se endido a o as indus ias, no obs an e, al igual que en la
hipó esis an e io no se conside a á en el análisis económico la can idad exceden e.
• La mic o u bina siemp e abaja á al 100% de su capacidad, po lo que el consumo end á de e minado
po el consumo a capacidad nominal de la u bina.
• Supond emos que el comp eso a a abaja a endimien o cons an e, aunque muchas eces abaja á a
ca ga pa cial. De igual o ma a a emos a la mic o u bina, la cual supond emos que end á ambién un
endimien o cons an e pese no se así.
• Pues o que en la ac ualidad no exis e ninguna mic o u bina que se come cialice quemando un 100% de
H2 (4.1.3.2), supond emos que el endimien o ne o de la misma es cons an e cuando se cambia de
combus ible, pa a así pode de e mina la can idad de hid ógeno que necesi a.
• El calo esidual de los gases de escape de la mic o u bina no se á conside ado en el es udio.
• Cada uno de los sis emas in oluc ados son analizados pa a un día medio de cada uno de los doce meses.
Una ez es ablecidas las hipó esis podemos es ablece el p ocedimien o que hemos seguido a lo la go del es udio
basado en el siguien e o den:
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61
Po encial de los sis emas Powe -To-Powe pa a el almacenamien o de ene gía de o igen eno able
5.3.1 Modelado y pa ame ización de las mic o u binas
En p ime luga , se eligen las mic o u binas sob e las que se desee ealiza el es udio. En nues o caso elegimos
es mic o u binas de di e en e po encia (30, 65 y 200 kW) de la p oduc o a es adounidense Caps one G een
Ene gy [83]. Den o de su o e a de ecnología encon amos las es mic o u binas seleccionadas pa a el es udio
las cuales se de inen en la Tabla 10. En ella se mues an las dis in as ca ac e ís icas écnicas más ele an es pa a
el es udio de las es u binas. Es as nos se i án pa a pode calcula el consumo necesa io de hid ógeno de cada
una de las mic o u binas.
Una ez conocidas las mic o u binas, pod emos calcula el consumo de hid ógeno que iene cada una a pa i
de la ene gía que p opo ciona cada una de las mic o u binas, así como po el endimien o de cada una de ellas.
Pa a ello empleamos las siguien es ecuaciones:
𝑁𝐻𝑅 = 𝑃𝑀𝐺𝑇/𝜂𝑀𝐺𝑇
Siendo:
• 𝑁𝐻𝑅:calo ne o
• 𝑃𝑀𝐺𝑇: po encia que suminis a
• 𝜂𝑀𝐺𝑇: endimien o de ña mic o u bina
Una ez conocemos la ene gía o al apo ada a la mic o u bina y conociendo el pode calo í ico in e io (PCI)
del hid ógeno, pod emos de e mina el gas o másico de hid ógeno (𝑚󰇗 𝐻2) que end á cada una de las
mic o u binas.
𝑃𝐶𝐼𝐻2=120.011 𝑘𝐽/𝑘𝑔
𝑚󰇗 𝐻2[𝑘𝑔/𝑠] = 𝑃𝑇𝑂𝑇/𝑃𝐶𝐼𝐻2
Aplicando es as ecuaciones a las di e en es mic o u binas ob emos los esul ados de la Tabla 11:
Tabla 11: Da os de po encia y gas o de las di e en es u binas (P opio)
Una ez que se enga el gas o de hid ógeno, se pod án dimensiona el es o de los componen es.
Mic o u bina
Po encia
[kWe]
E iciencia
eléc ica
[%]
E iciencia
cogene ación
[%]
Gases de escape
[kg/s]
Tª gases de
escape
[ºC]
Vol aje
[Vca]
C30
30
26
Has a 90
0,31
275
400-480
C65
65
29
Has a 90
0,49
309
400-480
C200S
200
33
Has a 90
1,3
280
400-480
Tabla 10: Ca ac e ís icas de las mic o u binas seleccionadas [84] [85] [86]
Mic o u binas
C30
C65
C200S
Po encia (kW)
30
65
200
Rendimien o (%)
26
29
33
Gas o H2 (kg/h)
3,46
6,72
18,18
Gas o H2 (Nm3/h)
38,50
74,79
202,23

Simulación caso p ác ico
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5.3.2 Modelado y pa ame ización del elec olizado
De inido ya el consumo de hid ógeno que end á cada mic o u bina, debe emos selecciona el elec olizado
más adecuado pa a cada una de ellas. Como se ha comen ado en los capí ulos an e io es el elec olizado es el
elemen o de la ins alación que se enca ga de la p oducción del hid ógeno a a és de la ene gía eléc ica. En e
de los dis in os ipos de elec olizado es mencionados en la Tabla 4, pa a es e es udio se ha seleccionado el ipo
PEM, pues o que el ujo de ene gía con el que abaja es bas an e a iables y a a ez abaja á a condiciones
nominales, además de la madu ez que p esen a es e ipo de elec olizado , lo cual lo con ie e en el más idóneo.
En nues o caso, an e la di icul ad de encon a modelos eales de las di e en es ca ac e íscas y cu as de un
elec olizado , u iliza emos un modelo eó ico [87]. Con es e modelo se emos capaces de de ini las
ca ac e ís icas de nues o elec olizado , lo cual nos apo a á un consumo ene gé ico, a pa i del cual pod emos
dimensiona nues a plan a o campo o o ol aico. Así mismo modi icando el núme o de s acks de nues o
elec olizado consegui emos ob ene la can idad de hid ógeno deseada.
Las ca ac e ís icas del elec olizado ipo PEM seleccionado se mues an a con inuación en la Tabla 12. Con
obje o de modi ica la po encia del elec olizado , y po lo an o la capacidad de p oducción de hid ógeno,
el núme o de celdas se á a iado pa a cada caso es udiado.
En es a, se mues an las ca ac e ís icas más signi ica i as del elec olizado ales como el á ea de la celda, el
núme o de celdas, el g oso de los componen es (δ), la p esión, empe a u a, coe icien e de ans e encia de ca ga
(α) y densidad de co ien e (i) de cá odo y ánodo, así como el con enido de agua en la memb ana (λ).
Una ez engamos el ipo de elec olizado seleccionado, podemos calcula el núme o de celdas que se usan en
unción de cada mic o u bina. Comúnmen e, los elec olizado es ag upan sus celdas en s acks, siendo lo más
no mal e los s acks o mados po 80, 100 ó 120 celdas cada uno. Pues o que enemos el consumo de cada una
de las mic o u binas y la abla de p opiedades del elec olizado , an solo end íamos que in oduci los da os en
el so wa e pa a el cálculo del sis ema P2P [88]
1
y comp oba que el elec olizado se ía capaz de p oduci la
can idad necesa ia de hid ógeno. En es e es udio se ha omado como alo nominal de la densidad de co ien e
2 A/cm2 es ableciendo así el máximo ango en el que abaja á el elec olizado .
1
So wa e ool de eloped wi hin NEXTMGT P ojec (www.nex mg .com) unde Eu opean Union’s Ho izon 2020 esea ch and inno a ion
p og amme unde Ma ie Sklodowska-Cu ie g an ag eemen No 861079 a Uni e si y o Se ille (Depa men o Ene gy).
Tabla 12: P opiedades del elec olizado [87]
Ca ac e ís ica
Valo
Ca ac e ís ica
Valo
Á ea uni a ia de la
celda [cm2]
160
P ánodo [ba ]
1,01325
Nº celdas
Según caso
P cá odo [ba ]
7,09275
δ memb ana [cm]
0,0127
α ánodo
0,5
δ ánodo [cm]
0,13
α cá odo
0,5
δ cá odo [cm]
0,13
io ánodo [A/cm2]
1*10-7
Tª ánodo [ºC]
40-55
io cá odo [A/cm2]
0,1
Tª cá odo[ºC]
40-55
λ
22
63
63
Po encial de los sis emas Powe -To-Powe pa a el almacenamien o de ene gía de o igen eno able
Pa a de e mina el núme o co ec o de s acks se ha ealizado un p oceso i e a i o con el que se buscaba ajus a
la ¡E o ! No se encuen a el o igen de la e e encia., de o ma que con los da os p opo cionados po la misma
y las siguien es ecuaciones se pudie a ob ene la p oducción de hid ógeno que puede llega a p opo ciona el
elec olizado .
𝑉𝑠𝑡𝑎𝑐𝑘 = 𝑉𝑐𝑒𝑙𝑙 × 𝑁𝑐𝑒𝑙𝑙𝑠
𝑃𝑠𝑡𝑎𝑐𝑘 = 𝑉𝑠𝑡𝑎𝑐𝑘 × 𝐼
𝑚󰇗 𝐻2=80,676 ×𝑁𝑐𝑒𝑙𝑙𝑠 × 𝐼 × 𝜖𝑖
2𝐹
Siendo 𝜖𝑖 la e iciencia de Fa aday y F la cons an e de Fa aday (F=96500 C/mol)
Realizado es e p oceso los da os ob enidos son los mos ados en la Tabla 13 en la cual se mues an los da os
ini idualizados po cada modelo de mic o u bina:
Mic o u bina
Tª elec olizado
[ºC]
Nº de
s acks
Celdas po s ack
H2 gene ado a po encia nominal
del elec olizado [Nm3/h] y
po encia nominal [kW]
C30
50
3
100
39,87 / 236,275
C65
50
6
100
79,75 / 472,6
C200S
50
19
80
202,045 / 1197,12
Tabla 13: Gene ación de hid ógeno po elec olizado y ipo de mic o u bina [88]
Figu a 44: Densidad de co ien e en e a ol aje de la celda [88]
Simulación caso p ác ico
64
64
Como emos en la Tabla 13, los alo es de p oducción de hid ógeno po unida de iempo son bas an e
semejan es a los de la Tabla 11, pues o que de es a mane a no sob edimensionaliza emos el sis ema en exceso.
5.3.3 Modelado y pa ame ización del campo o o ol aico
Una ez dimensionalizado el elec olizado , pa a que es e pueda p oduci hid ógeno, se á necesa io aplica le
una cie a can idad de ene gía. Pa a gene a esa ene gía se diseña de o ma básica un campo o o ol aico
median e SAM [82], el cual pos e io men e se á añadido como un iche o “.JSON” al so wa e del sis ema P2P,
el cual nos p opo ciona á la can idad de hid ógeno p oducidad con dicho campo o o ol aico.
Pa a el dimensionamien o del campo o o ol aico hemos enido en cuen a que no odos los meses se p oduci á
la misma can idad de ene gía, es po ello que, con el in de pode abas ece odos los meses al elec olizado , se
ha dimensionado el campo espec o al mes de meno p oducción. Con ello pod emos asegu a que odos los
meses el elec olizado se á capaz de p oduci la can idad de hid ógeno necesa ia. Como emplazamien o del
campo o o ol aico se ha seleccionado Se illa, po an o, se han enido que adap a las inclinaciones de los
dis in os módulos a la localización es ablecida. Una ez de e minada la localización, se ha de selecciona el ipo
de módulo o o ol aico, así como es ablece la can idad de módulos en se ie y en pa alelo, de o ma que nos
p opo cione la ensión y la co ien e deseada.
En nues o caso el módulo seleccionado es el “SunPowe -X-22-370” [82] siendo de p ocedencia es adounidense
cuen a con una po encia pico de 370 W. Como ya dijimos, el sis ema necesi a á co ien e con inua pa a el s ack
y al e na pa a los auxilia es. Debido a ello, es necesa io a pone un in e so , asumiendose a e ec os p ác icos un
in e so con un endimien o del 100%. El in e so seleccionado es el “Yaskawa Solec ia Sola : SGI 500 XTM
[380V]” [82] y dependiendo de la po encia ins alada en el campo o o ol aico se án necesa ios más o menos
in e so es. Con odo ello gene amos los dis in os campos o o ol aicos y enemos la Tabla 14 donde se mues an
las ca ac e ís icas más gene ales del modelado.
Mic o u bina
Módulos en
se ie
Módulos
en pa alelo
Nº de
in e so es
Fac o de
capacidad [%]
Á ea ocupada
[m2]
Po encia
kW
C30
10
130
1
18,5587
2119
507
C65
10
250
2
18,5432
4075
1014
C200S
10
620
7
18,4617
10106
3549
Tabla 14: Dimensionamien o o o ol aico pa a los dis in os casos según la mic o u bina a la que abas ezca
[82]
T as los di e sos ensayos se de e mina que el mes con una meno p oducción de ene gía elec ica es el mes de
diciemb e, po ello, podemos deci que con los da os de la Tabla 14, pa a el es o de los meses end émos un
exceden e de p oducción, que como se ha comen ado an e io men e en las hipó esis, pod ía se endida y e ida
a la ed, no obs an e, no es obje o de es e es udio. Mues a de es e sob edimensionamien o en el pa que
65
65
Po encial de los sis emas Powe -To-Powe pa a el almacenamien o de ene gía de o igen eno able
o o ol aico se puede e en las siguien es g á icas:
En la ¡E o ! No se encuen a el o igen de la e e encia. emos como la p oducción de ene gía eléc ica po
pa e del campo o o ol aico (cu a oja) coincide casi po comple o con la suma de la ene gía consumida po
el elec olizado pa a la p oducción de hid ógeno (cu a azul) más el consumo ene gé ico de los sis emas
auxilia es (cu a na anja) de o ma que end íamos una dimensionalización adecuada. Así mismo, podemos
ap ecia un pequeño plano en la cu a del elec olizado , lo cual nos ma ca el pe iodo en el que el elec olizado
unciona a po encia nominal, es deci , a su máxima capacidad de p oducción.
Figu a 45: Pa áme os de p oducción del sis ema P2P pa a el mes de diciemb e [88]
Figu a 46: Pa áme os de p oducción del sis ema P2P pa a el mes de junio [88]
Simulación caso p ác ico
72
72
como:
𝐿𝐶𝑂𝐸 = 𝐹𝐶𝑅 × 𝑇𝐶𝐶 + 𝐹𝑂𝐶
𝐴𝐸𝑃 + 𝑉𝑂𝐶
Siendo cada pa áme o:
- FCR: cos es ijos de la ins alación
- TCC: cos e capi al de la ins alación
- FOC: cos es de ope ación y man enimien o
- AEP: p oducción eléc ica anual en kWh
- VOC: cos es a iables de ope ación
Según las hipó esis el p ime pa áme o del que nos podemos deshace es el VOC, pues o que lo hemos
conside ado nulo.
El alo de AEP end á de e minado po cada ins alación según se mues a en la Tabla 19 de o ma que an solo
debe íamos pasa lo a kWh. Pa a de e mina el cos e capi al de la ins alación nos basa emos en los p ecios del
año 2019 según IRENA.Es os dan un ango de alo es ap oximado, que a ía en unción de la ins alación, no
obs an e, ambién apo an un p ecio medio del kW ins alado, siendo es e el que oma emos como alo de
e e encia. Es e de e emina que el cos e de una ins alación o o ol aica es á en o no los 995$/kW ins alado [90]
que se ían unos 841€/kW. Es e da o se ía el TCC, mien as que el alo del FCR lo ob end íamos del SAM,
siendo es e 0,096 pa a los es casos. Una ez enemos el da o, con la po encia del campo o o ol aico dado en
la Tabla 14, pod emos calcula es e cos e.
Po úl imo, debe íamos es ima los cos es ope acionales. Al igual que pa a el cos e capi al de la plan a en unción
de la po encia ins alada, IRENA p opone una se ie de alo es que a ían en unción de la egión, la ipología de
la ins alación, e c. Sin emba go, ambién es ablece un p ecio medio pa a el cos e ope acional de la plan a con un
alo de 9,5$/kW anual, es deci , unos 8€/kW. Con odo ello ob enemos los esul ados de la Tabla 20:
Caso
C30
C65
C200S
LCOE (€/kWh)
0,0567
0,0568
0,057
Tabla 20: LCOE del campo o o ol aico pa a los dis in os casos según la mic o u bina inal [88]
5.5.4 Cálculo del LCOH
Una ez que enemos de inido el LCOE de la plan a o o ol aica, podemos p ocede a calcula el p ecio del
hid ógeno, el LCOH. Pa a ello conside a emos en es e apa ado an o el elec olizado , como el sis ema de
almacenamien o. Den o de ellos debe emos de ene a ios aspec os que analiza emos po sepa ados, ales
como el cos e del elec olizado , el cos e del agua, el cos e de los anques, e c. Con odo ello consegui emos
ob ene un cos e que nos de ina el p ecio mínimo a lo que debemos de ende el hid ógeno. Es e se consigue
aplicando:
𝐿𝐶𝑂𝐻 = 𝐶𝐿𝐶𝐶,𝑎
𝐸𝐻2,𝑎
Siendo CLCC el cos e de la ins alación en suciclo de ida y 𝐸𝐻2la can idad de hid ógeno p oducida en un año.
Debido a que la can idad de hid ógeno p oducida ya la hemos calculado con an e io idad, amos a cen a nos
en es a pa e a de e mina el alo del nume ado de la ecuación an e io . Pa a ello en p ime luga amos a
desin eg a dicho é mino de o ma que enemos que:
𝐶𝐿𝐶𝐶,𝑎 = 𝐶𝑐𝑎𝑝,𝑎 + 𝐶𝑓𝑜𝑚,𝑎 + 𝐶𝑣𝑜𝑚,𝑎

73
73
Po encial de los sis emas Powe -To-Powe pa a el almacenamien o de ene gía de o igen eno able
Donde:
• 𝐶𝑐𝑎𝑝,𝑎 → cos e capi al
• 𝐶𝑓𝑜𝑚,𝑎 → cos es ijos de ope ación y man enimien o
• 𝐶𝑣𝑜𝑚,𝑎 → cos es a iables de ope ación y man enimien o
Analizando cada uno de ellos po sepa ado ob end emos el cos e o al que es eque ido pa a ob ene el LCOH.
Pa a de e mina los cos es a iables end emos de ope ación y man enimien o usa emos:
𝐶𝑣𝑜𝑚,𝑎 = 𝐶𝑒+ 𝐶𝑤
En es e caso 𝐶𝑒 se á el cos e asociado al cos e anual de la elec icidad, mien as que el é mino 𝐶𝑤 hace e e encia
al cos e anual de agua. Es e cos e se si ua en o no a los 4,9 €/m3 [91], mien as que el cos e asociado al consumo
eléc ico del elec olizado lo ob end emos mul iplicando el consumo de es e po el LCOE de la enegía que
gene a el campo o o ol aico ob enido en el apa ado an e io , pues o que el elec olizado se alimen a
di ec amen e de es e. Con es o ob end íamos lo siguien e:
Caso
C30
C65
C200S
𝑪𝒆
41.856,67 €
81.924,21 €
206.645,471 €
𝑪𝒘
597,10 €
1178,48 €
2.963,36 €
𝑪𝒗𝒐𝒎,𝒂
42.453,77 €
83.102,69 €
209.608,84 €
Tabla 21: Cos es de ope ación y man enimien o a iables pa a los dis in os casos (p opio)
Una ez enemos los cos es de ope ación y man enien o a iables, calcula emos los cos es de capi al, pues o que
pa a calcula los cos es de ope ación y man enimien o ijos nos ha á conoce p e iamen e los cos es capi ales
de los dis in os componen es. Pa a ob ene dicho cos e usa emos la siguien e ecuación:
𝐶𝑖𝑛𝑣 = 𝐶𝐸𝐶 + 𝐶𝑐𝑜𝑚𝑝𝑟𝑒 + 𝐶𝑠𝑡𝑜𝑟
Siendo:
• 𝐶𝑖𝑛𝑣 → Cos e capi al de la in e sión
• 𝐶𝐸𝐶 → Cos e capi al del elec olizado
• 𝐶𝑐𝑜𝑚𝑝𝑟𝑒 → Cos e capi al de comp eso
• 𝐶𝑠𝑡𝑜𝑟 → Cos e capi al del almacenamien o
Con es a ecuación analiza emos los cos es capi ales del elec olizado , del comp eso y del almacenamien o en
cada uno de los di e en es casos.
En p ime luga , al y como se io en la Tabla 4, el cos e capi al de un elec olizado ipo PEM suele es a en e
los 1200-2000 €/kW, po an o, pa a nues o es udio oma emos un alo de 1200 €/kW. Pa a de e mina el cos e
del comp eso , es ima emos que iene un cos e de 4000 €/kW [92] mien as que el del sis ema de
almacenamien o se si ua á en 70 €/Nm3 [93]. Con es os da os y los de ablas an e io es (Tabla 13, Tabla 15,
Simulación caso p ác ico
74
74
Tabla 16, Tabla 17 y Tabla 18) ob end íamos los siguien es esul ados:
Caso
C30
C65
C200S
𝑪𝑬𝑪
283.530 €
567.120 €
1.436.544 €
𝑪𝒔𝒕𝒐𝒓
33.703,56 €
57.958,29 €
145.255,84 €
𝑪𝒄𝒐𝒎𝒑𝒓𝒆
4.700 €
13.113,33 €
33.156,67 €
𝑪𝒊𝒏𝒗
321.933,46 €
638.191,62 €
1.614.956,51 €
Tabla 22: Cos es capi ales pa a los di e en es casos (p opio)
Una ez enemos el cos e capi al o al, debe emos anualiza dicho alo , pa a ello le aplicamos el ac o de
ecupe ación del capi al, siendo sus siglas en inglés CRF (Capi al Reco e y Fac o ) que se calcula como:
𝐶𝑅𝐹 = 𝑖 × (1 + 𝑖)𝑛
(1 + 𝑖)𝑛− 1
Es e da ía un alo de 0,10185. Po lo que si se le aplica a cos e capi al end emos:
Caso
C30
C65
C200S
𝑪𝒊𝒏𝒗,𝒂
32.788,93 €
64.999,82 €
164.486,89 €
Tabla 23: Cos e capi al anualizado pa a los di e en es casos (p opio)
Una ez que enemos calculado an o el cos e capi al de cada caso como los cos es a iables de ope ación y
man enimien o podemos comenza a calcula los cos es ijos de ope ación y man enimien o.
Pa a ello emplea emos la siguien e ecuación:
𝐶𝑓𝑜𝑚,𝑎 = 𝐶𝑚𝑐 + 𝐶𝑐𝑜𝑛𝑡 + 𝐶𝑟𝑒𝑝,𝑎
Siendo cada una de sus a iables:
• 𝐶𝑚𝑐: cos e de man enimien o del comp eso la cual supond emos que se á de en o no al 6% del CAPEX
del p opio comp eso . [91]
• 𝐶𝑐𝑜𝑛𝑡: cos e de man enimien o del elec olizado , el cual se puede ob ene de la Tabla 4.
• 𝐶𝑟𝑒𝑝,𝑎: cos e de epa ación o cambio del s ack, que se supond á en un 50% del CAPEX del
elec olizado , pudiendo si ua se en o no al 40-50%. [91]
Con odo es as suposiciones y los cálculos ealizados con an e io idad ob end íamos la siguien e abla:
75
75
Po encial de los sis emas Powe -To-Powe pa a el almacenamien o de ene gía de o igen eno able
Casos
C30
C65
C200S
𝑪𝒎𝒄
282 €
786,8 €
1.989,4 €
𝑪𝒄𝒐𝒏𝒕
3.544,13 €
7.089 €
17.956,8 €
𝑪𝒓𝒆𝒑,𝒂
14.438,76 €
28.880,57 €
73.157,69 €
𝑪𝒇𝒐𝒎,𝒂
18.264,89 €
36.756,38 €
93.103,79 €
Tabla 24: Cos es de ope ación y man enimien o ijos pa a los dis in os casos (p opio)
Una ez que enemos odos los cos es, aplicamos la ecuación inicial de o ma que end íamos:
Casos
C30
C65
C200S
LCOH (€/kgH2)
6,82
6,85
6,81
Tabla 25: LCOH pa a los di e en es casos [88]
5.5.5 Cálculo del LCOE de las di e en es mic o u binas
Po úl imo, pa a inaliza el análisis ecno-económico de la plan a an solo nos queda ía conoce el LCOE que
end íamos pa a el inal del sis ema, es deci , a la salida de la mic o u bina. Pa a ello emplea emos los esul ados
ob enidos con an e io idad y los in oduci emos en la siguien e ecuación:
𝐿𝐶𝑂𝐸 =
∑𝐼𝑡+ 𝑀𝑡+ 𝐹𝑡
(1 + 𝑟)𝑡
𝑛
𝑡=1
∑𝐸𝑡
(1 + 𝑟)𝑡
𝑛
𝑡=1
Siendo:
• 𝐼𝑡: la in e sión inicial en la mic o u bina en el año
• 𝑀𝑡: el cos e de man enimien o y ope ación de la mic o u bina anual
• 𝐹𝑡: gas o de combus ible (en nues o caso se co esponde á con el LCOH)
• 𝐸𝑡: gene ación eléc ica en el año
En p ime luga , de ini emos el LCOE pa a un solo año (es deci lo suponemos igual cada año siendo =1 en
e e encia al p ime año), de o ma que se eliminen los suma o ios de la ecuación y nos quede más simpli icada.
Una ez hecha esa suponsición y median e los apa ados an e io es, conocemos an o el cos e asociado al gas o
de combus ible, como la gene ación eléc ica de las mic o u binas. Po ello debe emos ob ene el cos e de la
in e sión inicial de la mic o u bina y el cos e del man enimien o y la ope ación de la misma de o ma que
podamos ob ene el LCOE.
Pa a ob ene el CAPEX y el OPEX de los dis in os casos nos basa emos en las e e encias [94] y [95]. En ellas
se apo an ambos alo es pa a las mic o u binas que han sido seleccionadas, no obs an e, los p ecios que
apa ecen en las mismas co esponden al año 2015, po lo que en la ac ualidad es a án obsole os. Pese a ello
hemos decidí oma dichos alo es, aunque se les debe ía ealiza una ac ualización del IPC de o ma que se
ac ualiza an los mismos. Dicho es o, ob enemos los siguien es esul ados:
Simulación caso p ác ico
76
76
Casos
C30
C65
C200S
CAPEX
2.277,5 €/kW
1.802,03 €/kW
1.802,03 €/kW
OPEX2
0,0105 €/kWh
0,0111 €/kWh
0,0136 €/kWh
𝑰𝒕
6.958,85 €
11.929,89 €
36.707,35 €
𝑴𝒕
689,85 €
1.580, 08 €
5.956,8 €
𝑭𝒕
51.696,11 €
100.862,91 €
271.136,8 €
𝑳𝑪𝑶𝑬
0,9033 €/kWh
0,8034 €/kWh
0,7164 €/kWh
Tabla 26: LCOE de las di e en es mic o u binas (P opio)
En e e encia a la Tabla 26, podemos e como end íamos un LCOE de la ene gía de salida de las mic o u binas
mucho más al o de lo no mal en compa ación con el es o de las ecnologías de gene ación eléc ica. Como se
e en la abla, el cos e anual asociado al combus ible es muy supe io al es o de cos es, es po ello que podemos
deci que el ele ado cos e de la ene gía en es os casos se debe p incipalmen e al ipo de combus ible que usamos.
Es o, en nues o caso end ía un mayo e ec o nega i o en cuan o a economía se e ie e, pues o que a día de hoy
la gene ación de hid ógeno e de es más ca a que el es o.
O o ac o que in luye sus ancialmen e en el cos e de la ene gía es el cos e capi al anualizado. En g an medida
el ele ado cos e capi al de es os sis emas ecae en el ele ado núme o de equipos que son necesa ios pa a pode
p oduci el hid ógeno, que si se le añade el bajo ni el de desa ollo de la ecnología, desemboca en un mayo
cos e capi al que en o as ecnologías de gene ación.
Una ez que ya sabemos el LCOE de las mic o u binas, pod íamos es ablece un alo de la ene gía pa a el
me cado eléc ico y comenza a come cializa con la ene gía gene ada. No obs an e, ese pun o queda ía ue a
del alcance de es e es udio, po an o, queda ía po cocluido una ez que hemos ob enido el LCOE de las
mic o u binas.
2
Pese a que en ambas e e encias ( [94] y [95]) enemos el OPEX, usa emos el alo de la e e encia [95] al mos a el OPEX sin añadi el p ecio
del combus ible, pues o que en la ecuación ese é mino lo enemos a pa e.
77
77
Po encial de los sis emas Powe -To-Powe pa a el almacenamien o de ene gía de o igen eno able
El e dade o p og eso es el que pone la ecnología al alcance de
odos.
-Hen y Fo d-
6 CONCLUSIONES
u an e años no ha exis ido una egulación en la emisión de gases con aminan es a la a mós e a, lo cual ha
acabado p oduciendo en la ac ualidad una g a e c isis medio ambien al. Pa a in en a sol en a los
e ec os, las dis in as o ganizaciones in e nacionales p omue en una nue a o ma de p oducción y
consumo de ene gía más e icaz y limpia, con el in de e i a el peo de los casos analizados. Pa a log a lo hay
una g an espe anza deposi ada en las ene gías eno ables, las cuales como mayo incon enien e ienen la
a iabilidad de su p oducción. Pa a ello se in en an implemen a dis in os sis emas de almacenamien o de o ma
que podamos ap o echa oda la ene gía que p oducen las plan as de gene ación con ene gías eno ables.
Es os sis emas de almacenamien o pueden se clasi icados según di e en es c i e ios, den o de los cuales se
encuen a la clasi icación según su es ado ísico. Den o de es e encon amos cinco clasicaciones en las que
podemos albe ga las di e e es ecnologías de almacenamien o, siendo el sis ema P2P clasi icado den o de la
ca ego ía de almacenamien o químico. Dependiendo de la ca ego ía a la que pe enezca la ecnología pod emos
e que se emplean con mayo ecuencia en unas aplicaciones que en o as. En el caso del almacenamien o
químico se ha comp obado que iene una g an e sa ilidad en cuan o a las aplicaciones, pudiéndose usa an o
pa a la gene ación de po encia eléc ica, pa a la gene ación de calo o pa a la mo ilidad. Po el con a io, el es o
de las ca ego ías no ienen una aplicación an amplia, como es el caso del almacenamien o eléc ico y mecánico,
que sí que p esen an una aplicabilidad en la gene ación de po encia elé ica, pe o su aplicabilidad pa a la
mo ilidad o la gene ación de calo se e muy educida o nula.
Como úl imo pun o en es e es udio, se ealizó un caso p ác ico con el que se ealizó un p edimensionamien o de
un sis ema P2P. En el, decidimos desde el p ime momen o que el hid ógeno que se consumie a en el sis ema
ue a de o igen eno able, es deci , que sea hid ógeno e de. Es o se aduce en un mayo cos e del combus ible,
pues o que es e se si úa en o no a los 3,5-5 €/kg de H2, mien as que el hid ógeno g is se si úa en alo es
in e io es al 1,5 €/kg de H2.
En p ime luga , se ealizó una pa ame ización de los di e en es componen es, pa idiendo como base de que
end íamos es mic o u binas de 30, 65 y 200 kW. A aíz de es a selección inicial se ob u ie on di e en es
alo es siendo de mayo in e és los da os anualizados pa a ene una isión más gene al del sis ema. En e ellos
hay di e sos da os que aumen an con la po encia de la mic o u bina, como son el eque imien o de ene gía
eléc ica o o ol aica, el consumo y p oducción de hid ógeno, o el consumo del elec olizado . Sin emba go, los
alo es que más nos a aen son los co espondien es a la ound- ip e iciency. Con la ound- ip e iciency lo
que ob enemos es un alo que mues a la can idad de ene gía eléc ica que se ap o echa ealmen e, en e a la
que se pod ía habe u ilizado. También emos como el p oceso co espondien e al P2G mues a una e iciencia
ele ada, si uándose en alo es ce canos en los es casos al 50%. Mien as que cuando con emplamos el sis ema
P2P en su conjun o, emos como la ound- ip e iciency se es ablece en alo es ce canos al 15%, aumen ando
lige amen e con la po encia ins alada .
A aíz de los da os ob enidos en la simulación se pudo ealiza el es udio económico en el que se incluye an o
el LCOE del campo o o ol aico y de las mic o u binas, como el LCOH del hid ógeno. Al con a io que en el
análisis ecnológico, aquí lo que ealmen e nos in e esa de la simulación no es o a cosa que la p oducción y el
consumo de hid ógeno y ene gía eléc ica, dejando en un segundo plano los endimien os de los equipos, los
D

Conclusiones
78
78
amaños o las ound- ip e iciency, no obs an e es os alo es siguen es ando ligados al cos e, de mane a que a
mayo ound- ip e iciency, end emos meno LCOH, pues o que se consumi á meno ene gía eléc ica pa a
p oduci la can idad de hid ógeno deseado. Si dis iguimos las di e en es pa es del sis ema en pa que
o o ol aico, elec olizado y mic o u binas podemos con ex ualiza el cos e de cada una de ellas. Es po ello
po lo que en p ime luga se ob u o el LCOE del campo o o ol aico. Al a a se en odos los casos de los
mismos paneles o o ol aicos y solo di e enciase en la po encia ins alada omamos un único alo pa a el cos e
capi al y de man enimien o de la plan a o o ol aica. Ello nos dio unos alo es del LCOE muy semejan es en e
los di e en es casos, si uándose en los 0,057 €/kWh.
Una ez engamos el LCOE del campo o o ol aico, conoce emos el p ecio que end á la elec icidad que
consume el elec olizado , po an o, a ec a á al LCOH. Pa a ob ene es e no solo hemos enido en cuen a el
p ecio de la p oducción del hid ógeno, sino que ambién hemos con emplado el cos e del almacenamien o. En
el es udio, hemos impues o como c i e io el ene un á ea de almacenamien o simila en los es casos, es po
ello que hemos buscado que los depósi os ue an de ca ac e ís icas simila es, pa a lo cual se debe ía amplia la
p esión de los anques, lo cual se e e lejado en un mayo gas o de los comp eso es. Con ello, y los di e sos
cos es e lejados en el es udio ob enemos el LCOH de nues o sis ema, que se si úa en o no a los 6,80 €/ kg de
H2, el cual es un alo p óximo al p ecio es ipulado po las dis in as en idades in e nacionales. Es e mayo cos e
es á jus i icado po las hipó esis que hemos omado, pues o que dependiendo de ellas el cos e se á mayo o
meno al ob enido.
Po úl imo, con el LCOH pod émos ob ene el LCOE de las mic o u binas, ob eniendo de es a mane a el cos e
de la ene gía en el inal del sis ema, es deci , el mínimo al que se pod ía ende . En el cálculo del mismo hemos
conside ado los cos es po la in e sión en las mic o u binas, el man enimien o de las mismas, así como el cos e
del combus ible, pa a lo cual usa emos el LCOH ob enido an e io men e y la gene ación de hid ógeno o al en
un año. En es e caso ob enemos alo es algo más dispa es en e sí, pues o que an desde los 0,9033 €/kWh en
el caso de la mic o u bina C30 a los 0,7164 €/kWh de la C200S, mos ándose de es a mane a un descenso en el
cos e de la ene gía inal a mayo es la po encia de la mic o u bina. Es o se debe a que la mic o ubina C200S
p esen a un mejo endimien o al es o, además de que en el caso de es a mic o u bina el LCOH ambién es
lige amen e in e io a la de la C30.
De ca a al u u o, di e sos es udios augu an una educción en el p ecio de la elec icidad p oceden e de es os
sis emas, pues o que se p e ee un aumen o del endimien o de las mic o u binas, el cual se espe a que se si ue
po encima del 40%. Así mimo exis en o os mé odos pa a aumen a el ound- ip e iciency de la plan a, pues o
que se puede combina el sis ema con o as ecnologías como pueden se las pilas de combus ible aumen ando
dicho alo has a el 60-70%. En cuan o a los elec olizado es, se es udia la e ec i idad del ipo SOE, en cuyo
caso con a íamos con un meno consumo eléc ico po pa e del elec olizado , de o ma que se educi ía la
LCOH del hid ógeno el cual, además, puede se u ilizado an o como elec olizado como pila de
combus ible igualeme ne. Es deci , no necesi a íamos dos equipos, sino que uno solo pudie a unciona
du an e un iempo como elec olizado , y du an e o o iempo como pila de combus ible. Si enemos odo
es o en cuen a pod emos educi el cos e del hid ógeno en o no a 1€/kg lo que nos ebaja ía el LCOE de la
mic o u bina en unos 0,1-0,15 €/kWh. Si a es o le añadimos una mejo a en la ecnología o o ol aica los
esul ados pueden se mucho más a o ables.
Pa a conclui , según la AIE e IRENA los sis emas P2P son un g an pila en el desa ollo hacia un sis ema limpio
y espe uoso con el medioambien e, que pueden ayuda a una mayo implan ación de las uen es de ene gía
eno ables al me cado eléc ico a la ez que da ían un mayo sopo e a la ed. Es po ello, que se debe segui
in es igando en los di e sos ipos de elec olizado es al se es os una pa e c ucial del sis ema, así como se debe
con inua en las in es igaciones pa a que se llegue a p opo ciona una mic o u bina que uncione ín eg amen e
con hid ógeno e i ando así cualquie uso de combus ible ósil.
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Po encial de los sis emas Powe -To-Powe pa a el almacenamien o de ene gía de o igen eno able
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