Evaluación técnica-económica de tres tipos de electrólisis para la generación de hidrógeno verde

Abstract

Este trabajo presenta una evaluación técnico-económica de tres tecnologías de electrólisis —alcalina (AWE), membrana de intercambio protónico (PEM) y óxido sólido (SOEC)— para la producción de hidrógeno verde acoplada a energía solar fotovoltaica, en un caso de estudio ubicado en la Zona Industrial de Barrancabermeja, Colombia. Mediante dos metodologías de decisión multicriterio —MACBETH y la matriz de Pugh—, evaluando diez criterios técnicos, económicos y operativos, se identificó al electrolizador PEM como la tecnología más adecuada, gracias a su flexibilidad operativa y alta compatibilidad con fuentes de energía variable. A partir de esta selección, se simuló el desempeño de un electrolizador PEM de 220 kW integrado a un parque solar de 432 paneles bajo las condiciones de irradiancia locales. Los resultados muestran una tasa de producción de 4,4 kg H₂/h, una producción anual estimada de 6,6 t H₂/año, una eficiencia del 66,5% y unas emisiones de CO₂ evitadas de 65,9 t/año. Económicamente, el costo nivelado de producción alcanzó 11,34 USD/kg H₂ con un período de retorno simple de 26,46 años, valores que reflejan las limitaciones propias de un sistema a escala piloto. El estudio demuestra la viabilidad técnica de producir hidrógeno verde a partir de energía solar en el contexto industrial colombiano, e identifica el escalamiento de la capacidad instalada y la reducción proyectada en los costos de electrolizadores PEM como las principales palancas para alcanzar la competitividad económica del sistema.