Evaluación técnica, económica y ambiental para la reconversión de las actuales instalaciones de la central termoeléctrica bocamina (primera unidad), para la generación de hidrógeno verde
Fecha
2022
Profesor Guía
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Universidad de Valparaíso
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Facultad
Facultad de Ingeniería
Departamento o Escuela
Escuela de Ingenieria en Medioambiente
Determinador
Recolector
Especie
Nota general
Trabajo de Titulación para optar al Título de Ingeniero Ambiental
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Resumen
Enel es una empresa multinacional y uno de los principales operadores integrados globales en los sectores de energía y gas. Enel Chile actualmente controla y gestiona un grupo de empresas que opera en el mercado eléctrico chileno cuyo objetivo principal es operar, generar, distribuir, transformar y/o vender energía. Cuenta con filiales como Enel Generación, Enel Transmisión, Enel Distribución y Enel Green Power, la última se encuentra presente en el sector de energías renovables. La empresa se comprometió con el Plan de Descarbonización de la matriz energética, el que tiene por objetivo cerrar las centrales termoeléctricas del país, buscando la reducción de gases de efecto invernadero y contribuyendo a una matriz energética abastecida por energías renovables. De esa forma, el 31 de diciembre de 2020, Enel desconectó la primera unidad de la Central Termoeléctrica Bocamina, ubicada en Coronel, Concepción. Al ser desconectada la primera unidad del activo de generación, se busca llevar a cabo el proceso de cierre y reconversión a uso industrial, una de las alternativas corresponde a la construcción y operación de una planta de hidrógeno verde. Por las razones antes mencionadas, en el presente trabajo de título se buscó la prefactibilidad técnica, económica y ambiental de una planta de hidrógeno verde de 14 MW para la reconversión de la primera unidad de la central. Para ello se identificó la normativa y los compromisos asociados al cierre de la central, determinando si el uso de suelo en la actualidad cumple con la producción/generación de hidrógeno verde. Luego, se revisaron diferentes tipos de fuentes bibliográficas sobre tecnologías utilizadas para la producción de hidrógeno verde, donde las consideraciones para la selección fueron en función de aspectos económicos, vida útil y eficiencia de la tecnología principalmente. Además, se abordaron los impactos ambientales asociados a la construcción y operación de la planta. El trabajo contempla un estudio técnico, ambiental, económico y legal, para la obtención de hidrógeno se determinó un abastecimiento mediante agua de mar, reutilizando el agua de rechazo en el ciclo de compresión, respecto de la producción, se analizaron tres tipos de electrolizadores (AEL, PEM y SOEC), seleccionando la tecnología AEL, puesto que, es una tecnología que funciona correctamente en sistemas “on-grid”. Se determinaron 4 tipos de equipos para la planta de hidrógeno, un electrolizador alcalino cuya producción es equivalente a 3.880 Nm3/h de H2, correspondiente a una producción de 279,05 kg H2/h, 4 intercambiadores de calor utilizados en el ciclo de compresión, 4 compresores, una torre de enfriamiento para llevar el agua de rechazo (4,192 m3H2O (l)/h) de 80°C a 20°C hacia el estanque de agua desmineralizada que provee de agua al electrolizador y finalmente 9 unidades de almacenamiento con una capacidad máxima de 300 m3 (almacenando un total de 46.880,4 kg de H2 semanalmente). En lo que respecta al análisis económico, se estableció el costo nivelado del hidrógeno a partir de fuentes bibliográficas y se utilizó una herramienta de hidrógeno verde (elaborada por GIZ), la cual busca determinar la viabilidad de proyectos de ese tipo. El resultado fue igual a 6,2 USD/kg H2, valor que se encuentra dentro del rango de magnitud al comparar con las diferentes fuentes bibliográficas.
A partir de los resultados obtenidos, se establece que el cierre de la primera unidad de la Central Termoeléctrica Bocamina cumple con las condiciones para una reconversión a uso industrial, determinando que la construcción y operación de una planta de hidrógeno verde también cumple con las condiciones técnicas, económicas, ambientales y legales.
Evaluación técnica, económica y ambiental para la reconversión de las actuales instalaciones de la Central Termoeléctrica Bocamina (Primera Unidad), para la generación de hidrógeno verde.
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Auspiciador
Palabras clave
RECURSOS ENERGETICOS, ENERGIA ELECTRICA, INDUSTRIA ENERGETICA