Diseño conceptual y simulación de una planta de producción de hidrógeno verde en condiciones marítimas

Abstract

La problemática energética actual a nivel mundial radica en la dependencia global de combustibles fósiles y la reciente necesidad de producir energías más limpias y sostenibles. En ese sentido, el presente trabajo desarrolla el diseño conceptual y simulación de una planta de producción de hidrógeno verde en condiciones marítimas, con el objetivo de aportar soluciones a la transición energética en Colombia. Esto se sustenta en que el hidrógeno verde se posiciona como un vector energético con el potencial de lograr cero emisiones en su ciclo de vida. El proceso planteado contempla tres etapas principales: pretratamiento del agua marítima, electrólisis y purificación del hidrógeno. En el pretratamiento se implementaron tecnologías de ultrafiltración, ósmosis inversa y desionización, simuladas mediante el software WAVE, garantizando agua ASTM tipo I. La etapa de electrólisis se simuló en Aspen Plus, seleccionando la tecnología PEM por su compatibilidad con las condiciones requeridas para la operación costa afuera. Finalmente, la purificación del hidrógeno se llevó a cabo mediante adsorción por oscilación de presión (PSA) en el software Aspen Adsorption, obteniendo un producto final que cumple con la normatividad ISO 14687. Los resultados de la simulación evidencian que el mayor consumo energético es producto de la electrólisis y la compresión del gas. Por su parte, los escenarios de producción a gran escala para el análisis económico arrojaron un costo nivelado del hidrógeno entre 1 y 1,2 USD/kgH2, valores consistentes con lo reportado por IRENA y el Ministerio de Minas y Energías. Este estudio preliminar confirma la viabilidad técnica y económica de implementar una planta de producción de hidrógeno verde costa afuera en Colombia, consolidando al país como un puente energético en el mercado del futuro.