Simulación de una planta fotovoltaica para producir hidrógeno aplicado a usos ferroviarios y marítimos: Caso de estudio en la isla de Mallorca

Abstract

[spa] El punto de no retorno de la tierra en relación al cambio climático se acerca imparable y la necesidad de satisfacer las necesidades energéticas de la sociedad por medio de energías limpias se convierte en un objetivo urgente. A raíz de este problema el hidrogeno como vector energético es una tecnolog´ıa interesante que podr´ıa ayudar a solventar el problema. El presente trabajo presenta el modelado de un campo de producción de energía eléctrica formado por placas fotovoltaicas mediante el programa informático Python con el objetivo de obtener una estimación de la producción anual de una instalación de construcción inminente en la población de Lloseta y Petra situada en la Isla de Mallorca. Para ello se ha realizado el calculo de los ´ángulos solares en función de la ubicación, obteniendo para cada hora del año el ´ángulo de incidencia de los rayos solares con la superficie inclinada del captador. La energía eléctrica producida se ha obtenido a partir del método analítico de las cuatro variables, realizando además una simulación térmica para conocer la temperatura del captador teniendo en cuenta los tres mecanismos de transmisión de calor. La producción de energía eléctrica tiene como objetivo alimentar un electrolizador para producir hidrogeno verde para ser utilizado posteriormente como combustible de pilas PEM. En el trabajo se ha realizado un caso de estudio que consiste en dos potenciales consumidores, por un lado para alimentar de energía a los cruceros fondeados en el puerto de Palma de Mallorca y por otro lado para impulsar el proyecto de la línea ferroviaria desde la ciudad de Manacor hasta la población de Artá. En el primer caso, la demanda será estacional solo en verano y en el segundo caso la demanda será no estacional y constante durante todo el año.

[eng] The earth’s point of no return as regards climate change approaches unstoppably and the need to meet society’s energy requirements by means of clean energy becomes an urgent objective. As a result of this problem, hydrogen as an energy carrier is an interesting alternative that could help to solve the problem. With the aid of the Python software, this paper describes the modelling of an electricity production field made up of photovoltaic panels, which aims to estimate the annual production of an imminent installation in the town of Lloseta and Petra on the island of Mallorca. For this purpose, the solar angles are calculated based on the location, which makes it possible to determine the angle at which the sun’s rays strike the inclined surface of the collector each hour of the year. The electrical energy produced is calculated using the analytical method of the four parameter. Additionally, a thermal simulation is carried out to determine the collector temperature, taking into account the three heat transmission mechanisms. The aim of the electricity production field is to power an electrolyser to produce green hydrogen, which will be used later as fuel for PEM cells. This paper presents a case study of two potential uses: on the one hand, to supply energy to cruise ships anchored in the port of Palma de Mallorca and, n the other hand, to use it as fuel for the railway line from the city of Manacor to the town of Art´a. The former scenario implies that demand will be seasonal in summer, while the latter involves a non-seasonal and constant demand throughout the year.