Científicos de la Universidad de Exeter, en el Reino Unido, han investigado las posibilidades de instalar una granja fotovoltaica flotante (FPV, por sus iniciales en inglés) en la presa Wadi Dayqah de Omán y acoplarla a un sistema de almacenamiento de hidrógeno.
Utilizando varios programas informáticos para simular y optimizar el tamaño del proyecto, los investigadores descubrieron que el proyecto es técnicamente viable, aunque con un coste nivelado del hidrógeno (LCOH) relativamente más elevado.
«La ubicación propuesta para el sistema FPV es la presa de Wadi Dayqah, situada en la región nororiental del Sultanato de Omán, a unos 83 km al sureste de Mascate, en Qurayat», explican los científicos. «El embalse, con una superficie de 350 ha, está formado por dos presas. La presa tiene una irradiación horizontal global media anual de 2.083,6 kWh/m2 y mantiene una temperatura ambiente media anual moderada de 28,43 ºC».
Los investigadores utilizaron el software PVsyst para construir el sistema FPV. Identificaron una zona de 130.000 m2 en el embalse con sombra mínima de las montañas circundantes. A continuación, simularon el uso de un módulo monocristalino de silicio bifacial con 635 W y una eficiencia del 20,5%. El coste del sistema se estimó en 1.260 dólares/kW, con una vida útil prevista de 25 años.
«Debido a la falta de datos específicos sobre el consumo anual de electricidad por hogar en Omán, se hizo una suposición utilizando el tamaño medio de los hogares en Omán de 7,2 personas y el consumo anual de electricidad per cápita en Omán de 8,274 MWh», dijeron los académicos. «Este cálculo arroja un consumo anual estimado de electricidad por hogar de 60 MWh/año. Esta cifra se utilizó después para determinar el número de hogares que el sistema propuesto puede cubrir sus necesidades eléctricas».
Ubicación de la presa de Wadi Dayqah.
Imagen: Universidad de Exeter, Revista Internacional de la Energía del Hidrógeno, CC BY 4.0
En cuanto al sistema de almacenamiento de hidrógeno, se utilizó el programa HOMER Pro para optimizar su tamaño con el mínimo coste energético. Los científicos supusieron utilizar un electrolizador de membrana de intercambio protónico (PEM) con un coste de capital de 2.500 dólares/kW y una vida útil de 15 años; una pila de combustible PEM con un coste de 2.500 dólares/kW y una vida útil de 60.000 horas; un depósito de hidrógeno que cuesta 1.000 dólares/kW y dura 15 años; y un convertidor con un coste de 300 dólares/kW y 15 años, respectivamente.
En cuanto al sistema de almacenamiento, la herramienta de optimización indicó una capacidad óptima del electrolizador de 22 MW, un tanque de almacenamiento de 60.000 kg, una pila de combustible de 13 MW y un convertidor de 12,4 MW. «Con una capacidad instalada de 26,57 MW, el sistema FPV incorpora 41.847 módulos bifaciales. El sistema demuestra una tasa de producción específica de 1947 kWh/kWp/año, lo que se traduce en una producción total anual de energía de 51,734 GWh/año», añaden los investigadores.
El sistema completo genera 65,516 GWh de electricidad al año, de los cuales el 79% corresponde al sistema FPV y el 21% restante a la pila de combustible. «El sistema modelado alcanza una fracción renovable del 100%, lo que demuestra su capacidad para satisfacer el 100% de la demanda energética con renovables. La carga eléctrica doméstica consume 25,3 GWh anuales, lo que representa 422 hogares», especifica el equipo de investigación.
El análisis económico del sistema arrojó un elevado coste nivelado de la electricidad (LCOE) de 0,97 dólares/kWh y un LCOH de 29,7 dólares/kg, lo que se atribuye a los considerables gastos de capital y funcionamiento asociados a los componentes del sistema a gran escala y a las pérdidas por ineficacia de la pila de combustible. «La viabilidad económica puede mejorar en el futuro con los avances en la tecnología de almacenamiento de energía de hidrógeno y el aumento de los precios de los combustibles fósiles», concluyen los investigadores.
Sus conclusiones se presentaron en «Investigating the integration of floating photovoltaics (FPV) technology with hydrogen (H2) energy for electricity production for domestic application in Oman» (Investigación sobre la integración de la tecnología fotovoltaica flotante (FPV) con la energía del hidrógeno (H2) para la producción de electricidad para aplicaciones domésticas en Omán), publicado en el International Journal of Hydrogen Energy.
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