Revista Energética. Enero-febrero 2025

Requerimientos técnicos en un simulador para plantas de hidrógeno verde La característica principal de la producción de hidrógeno verde es la intermitencia de la fuente de energía 2 . El procesista responsable de la conceptualización de la unidad de hidrógeno verde se enfrenta por tanto a varios retos: minimizar el impacto de esta intermitencia en el diseño, garantizar un suministro estable de hidrógeno a un precio atractivo, establecer sobrediseños que garanticen que el hidrógeno producido sea verde. DR. ROSA Y. URDANETA PÉREZ SENIOR PRESALES CONSULTANT EN AVEVA U sualmente el procesista utiliza múl- tiples herramientas para desarrollar sus cálculos. La eficiencia en su tra- bajo se maximiza cuando trabaja con una única herramienta de cálculo, un simulador de procesos, que cumpla con los siguientes requerimientos técnicos, como mínimo: 1. Representación de ambos lados del proceso: la conceptualización de plan- tas de hidrógeno verde exige simular en una misma plataforma a los electro- lizadores y a ambos lados del proceso, esto es: el input, es decir el lado eléctrico (producción de electricidad renovable y red); y el output, es decir el lado de los productos (equipos, compuestos, ter- modinámica del hidrógeno y química correspondientes). Así es posible tener una visión completa para los diferentes casos de diseño y de operación en el desarrollo de los Balances de Materia y Energía. 2. Cálculos hidráulicos: necesarios para el dimensionamiento de la unidad (tu- berías, válvulas de control, recipientes, compresores, intercambiadores de ca- lor, redes de distribución de hidrógeno). 3. Costos asociados e impacto ambien- tal: para una visión completa del sis- tema y de las diferentes alternativas de diseño. 4. Cálculos dinámicos: requeridos para la representación de la intermitencia del input (electricidad renovable), y así po- der evaluar su impacto en el dimensio- namiento del almacenamiento (baterías, hidrógeno presurizado). Es conocido el efecto térmico del hidrógeno com- primido durante los ciclos de llenado y vaciado de tanques y su impacto sobre la capacidad de almacenamiento. Este fenómeno sólo puede estudiarse eficien- temente usando simulación dinámica. La simulación dinámica también le per- mite validar las estrategias de control del proceso que garanticen la estabilidad de las operaciones. 5. Alta flexibilidad: esto permite adaptar el simulador a las tecnologías emergen- tes de forma eficiente. El sector de transi- ción energética ofrece continuas innova- ciones tecnológicas. El simulador debe ser adaptado a las nuevas tecnologías en el menor tiempo para no obstaculizar el proyecto. 6. Simplicidad y rigurosidad: en este sec- tor aún muchos procesistas usan hojas de cálculo por simplicidad. No obstante, están limitando su comprensión del pro- ceso y posiblemente implementando factores de sobrediseño innecesarios. Una herramienta capaz de combinar simplicidad con rigurosidad de cálculo reduce la curva de aprendizaje del pro- cesista, le motiva a explorar diferentes alternativas de diseño y a optimizarlas. 7. Conectividad y gestión de datos: esta capacidad promueve el uso de una única plataforma de simulación a lo largo del ciclo de vida de proyectos: – Durante la ingeniería, los procesistas son responsables de generar el pri- mer set de datos. Deben crear docu- mentos con los datos generados en el simulador. La automatización de esta tarea y la conectividad del dato único (sin tipeo) contribuye a la con- sistencia, y por tanto a la eficiencia de ejecución. Como deliverable se cuenta con una simulación de alta fidelidad. – En operaciones, la conectividad de simulador con datos en tiempo real permite hacer un seguimiento más certero de KPIs, optimizar las opera- ciones en menor tiempo y hacer pre- dicciones de producción realistas. Contando con todas estas capacidades en una única plataforma de simulación de ter- cera generación 1 es posible, en pocos pasos, identificar durante la conceptualización la estrategia de control de carga más atractiva que maximiza el aprovechamiento de la pro- ducción eléctrica y su transformación en hi- drógeno al costo más bajo. Al mismo tiempo que reduce la capacidad total instalada (fac- tores de sobrediseño más bajos) y mejora la estabilidad de operación de los electroliza- dores (menor requerimiento de variación de carga) lo que, a su vez, reduce el impacto en degradación. En operaciones, con un simulador de estas capacidades 1 se puede incrementar en 30% la eficiencia de trabajo del personal, la pro- ducción de hidrógeno se mejora en 4%, se observa un 15% de mayor confiabilidad de operatividad y un ROI de hasta 295% 4 ◉ Referencias: 1 AVEVA Process Simulation. 2 IRENA (2020), Green Hydrogen Cost Reduction: Scaling up Electrolysers to Meet the 1.5⁰C Climate Goal, International Renewable Energy Agency, Abu Dhabi. 3 Webinar. Conceptual Design of Green Hydrogen Production. 4 Webinar. Utilizing process simulation for green hydrogen efficiency. Con un simulador de estas capacidades 1 se puede incrementar en 30% la eficiencia de trabajo del personal hidrógeno verde 57 ENERGÉTICA XXI · 243 · ENE/FEB 25