Estudio de la producción de hidrógeno verde por electrólisis PEM y su integración en la matriz energética uruguaya a través de la tecnología Power To Gas

Abstract

El aumento de la demanda energética mundial se ha sustentado por el uso masivo de fuentes fósiles, lo cual ha impulsado el desarrollo global, pero generando consecuencias económicas, sociopolíticas y ambientales que ponen en tela de juicio su sostenibilidad a largo plazo. La diversificación matriz hacia energías renovables en Uruguay ofrece acceso a fuentes inagotables con menor impacto ambiental y promueve la independencia de mercados internacionales. Sin embargo, la gestión de la producción eléctrica a partir de estas fuentes presenta desafíos significativos, como su inestabilidad y su dificultad para sincronizar la producción con la demanda, lo que genera excedentes y déficits energéticos. El Acuerdo de París de 2015 establece un consenso para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero y alcanzar cero emisiones netas para 2050. Para lograr la neutralidad climática, sería necesario no solo descarbonizar la matriz energética sino también desfosilizar sectores difíciles de electrificar que dependen del carbono como materia prima, como la industria química, el acero, el cemento y el transporte aéreo y marítimo. Las tecnologías Power to X (PtX), que emplean materias primas libres de carbono o carbono renovable, se proponen como soluciones para estos sectores, permitiendo la conversión de electricidad en otros vectores energéticos como el hidrógeno. La integración del hidrógeno verde en la matriz energética, a través de tecnologías PtX, podría contribuir con la desfosilización del sector energético y una mejor gestión de las energías renovables. El hidrógeno producido por electrólisis podría, entre muchas aplicaciones, ser inyectado en las redes existentes de gas natural, creando gas natural enriquecido con hidrógeno (HENG). El objetivo general de este trabajo es estudiar la producción del hidrógeno verde y su integración con la matriz energética uruguaya a través de la mezcla con Gas Natural (Power-To-Gas / PtG). Para ello, se describirá la situación actual global y de Uruguay en cuanto a producción y consumo de energía y se analizará la integración de la tecnología PtG para el uso del hidrógeno verde producido mediante electrólisis con inyección directa a la red de gas natural. Como objetivo final, para el estudio de la producción de hidrógeno verde, se diseñará y evaluará un banco de pruebas de electrólisis PEM a escala laboratorio, analizando variables operativas y eficiencia del proceso. Esto permitirá contribuir con la necesidad de evidencia que permita la escalabilidad, reducción de costos operativos y de la degradación de las celdas.