Diseño y dimensionado de instalaciones de biomasa para la generación de hidrógeno verde por electrólisis del agua

Abstract

En este TFM se diseñaron y dimensionaron plantas modulares de biomasa para producir hidrógeno verde por electrólisis en tres tamaños: 100, 500 y 1000 kW. Se hicieron balances de materia y energía y se definieron los equipos principales: un ciclo Rankine orgánico, electrolizadores, sistemas de enfriamiento y tanques de hidruros metálicos. Luego se aplicaron indicadores financieros (VPN, TIR y ROI) para evaluar cada módulo. Encontrándose que la modularización como concepto funciona, porque a mayor potencia instalada también crece la producción de hidrógeno, la eficiencia neta y el consumo de biomasa. Sin embargo, el mayor inconveniente es económico. El skid de 100 kW no resulta viable, pues se necesitaría vender el hidrógeno por encima de 55 USD/kg, un precio irreal de acuerdo con el mercado actual. El módulo de 500 kW solo empieza a ser atractivo con precio a partir de los 20 USD/kg, donde la TIR se sitúa desde 22,7 % y el ROI cercano a 1,6. Con el módulo de 1000 kW existe más margen de maniobra: es viable desde los 17,5 USD/kg generando una TIR desde 12,6 % con ROI desde 2,2. Estos puntos de equilibrio están lejos de la realidad del contexto del mercado europeo (5–8 USD/kg) y de lo que se proyecta para 2030 (2–9 USD/kg). Aun así, el trabajo queda como procedimiento para que municipios o empresas usen residuos agrícolas e industriales como biomasa. El hidrógeno se plantea como vector energético y como insumo para fertilizantes, amoníaco, metano verde o combustibles sintéticos. La conclusión es clara: en lo técnico y ambiental funciona, pero en lo económico solo será competitivo si hay incentivos y modelos de negocio que lo soporten.