Medición de la eficiencia de un sistema generador de electricidad, basado en la implementación de hidrogeno verde obtenido mediante sistemas fotovoltaicos

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Resumen

The excessive consumption of fossil fuels and their derivatives, along with their extraction on the planet over the past 100 years, has caused serious problems that are already irreversible in terms of the environment, which implies that we have our days numbered. That is why it is necessary to carry out an energy transition where it is possible to abandon or reduce dependence on these fuels and other energy sources that seriously affect the environment. Taking the above into account, the study of new alternatives for the generation of clean energy from different points of view is becoming increasingly urgent, which is why energies such as tidal energy, wind energy and solar photovoltaic energy emerge as the main sources of renewable energy. At the same time, other forms of generating clean energy are being studied, which is where the world is studying the generation of green hydrogen as a source of energy and fuel to replace current sources. Research in the field of renewable energy, both in the country and at the Francisco José de Caldas District University, Technological Campus, is advancing rapidly, which is why this project aims to assemble a system to measure the energy efficiency in power generated by a fuel cell which is powered by green hydrogen obtained through an HHO cell and another HH-OO cell. These cells operate with solar energy, so the power generated by the panel will be used as a reference against the power generated by the fuel cell after the process is carried out. To this end, the system has a data acquisition card that is capable of taking measurements through voltage and current sensors to check the power production delivered by the panel and that 44111generated by the fuel cell, volumetric flow to check the production of hydrogen made by the HHO and HH-OO cells and thus be able to have a relationship between hydrogen production against power generated. This entire system has a visualization on an OLED screen while most of the variables will be monitored through the Matlab ThinkSpeak IOT platform, which allows us to have real-time visualizations while collecting data for later analysis. The research carried out in this thesis demonstrated the feasibility of generating DC voltage from green hydrogen produced by a solar panel. The efficiency of the system, although not optimal, opens the door to the implementation of this technology in renewable energy applications. It is recommended to continue researching the optimization of the system to improve efficiency and explore the application of this technology in different scenarios.

Descripción

El consumo excesivo de combustibles fósiles y sus derivados junto con la extracción de los mismos en el planeta a lo largo de los últimos 100 años ha causado graves problemas que a la fecha ya son irreversibles en materia de medio ambiente, esto implica que tenemos los días contados. Por eso es necesario realizar una transición energética donde sea posible abandonar o reducir la dependencia de estos combustibles y de otras fuentes generadoras de energía que afectan gravemente al medio ambiente. Teniendo en cuenta lo anterior se agudiza cada vez más el estudio de nuevas alternativas para generación de energías limpias desde distintos puntos de vista, por ello surgen energías como la mareo motriz, la eólica y la solar fotovoltaica que son las principales fuentes de energía renovable pero al mismo tiempo se estudian otras formas de generar energía limpia, es ahí donde el mundo estudia la generación de hidrogeno verde como fuente de energía y de combustible para reemplazar las fuentes actuales. La investigación del campo de las energías renovables tanto en el país como en la universidad distrital Francisco José de Caldas sede tecnológica avanza a grandes pasos es por eso que este proyecto pretende realizar el montaje de un sistema para medir la eficiencia energética en potencia generada por una celda de combustible la cual es alimentada por hidrogeno verde obtenido a través de una celda de HHO y otra de HH-OO, estas celdas funcionan con energía solar por lo cual se tendrá como referencia la potencia generada del panel contra la potencia que genera la celda de combustible después del proceso realizado. Para ello el sistema cuenta con una tarjeta de adquisición de datos la cual está en la capacidad de tomar las medidas a través de sensores de voltaje, corriente para revisar la producción de potencia que entrega el panel y la que genera la celda de combustible, flujo volumétrico para revisar la producción de hidrogeno hecha por las celdas de HHO Y HH-OO y así poder tener una relación entre producción de hidrogeno contra potencia generada. Todo este sistema cuenta con una visualización en una pantalla oled al tiempo que se estará monitoreando la mayoría de las variables a través de la plataforma IOT de Matlab ThinkSpeak, la cual nos permite tener visualizaciones en tiempo real al tiempo que nos recolecta los datos para los análisis posteriores. La investigación realizada en esta tesis demostró la viabilidad de generar voltaje DC a partir de hidrógeno verde producido por un panel solar. La eficiencia del sistema, aunque no es óptima, abre la puerta a la implementación de esta tecnología en aplicaciones de energía renovable. Se recomienda continuar investigando en la optimización del sistema para mejorar la eficiencia y explorar la aplicación de esta tecnología en diferentes escenarios.

Palabras clave

Hidrógeno verde, Celda de combustible, Conversión energética, Sistemas fotovoltaicos, Medición energética

Materias

Ingeniería en Control -- Tesis y disertaciones académicas , Hidrógeno verde , Energías renovables , Sistemas fotovoltaicos , Eficiencia energética

Citación