Batería de amoníaco verde para gestion energética de una central ERNC

Abstract

En la actualidad, existe un consenso acerca de la necesidad de reducir las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) a nivel global. En el contexto chileno, el sector energético emerge como el principal contribuyente de GEI, responsabilizándose del 75,5% del total de emisiones en el año 2020. Dentro de este sector, el subsector “Industrias de la Energía” sobresale como el mayor emisor de GEI, englobando a todas las industrias que generan electricidad para los sistemas interconectados. Por lo tanto, es crucial intervenir en estas industrias con el fin de lograr un impacto significativo en la descarbonización del país. En este escenario, las energías renovables emergen como una opción promisoria; sin embargo, la intermitencia inherente a su generación plantea un desafío que debe ser abordado para gestionar eficientemente este recurso. El objetivo principal de este trabajo es diseñar y analizar la viabilidad de una planta solar fotovoltaica con un sistema de gestión energética basado en la producción de amoníaco verde. El sistema propuesto se fundamenta en una planta solar, en la que una parte de la energía generada se inyecta en la red eléctrica y la otra se almacena en forma de amoníaco e hidrógeno. Estos combustibles, cuando la generación solar se detiene, son empleados en un sistema de turbina de gas para producir electricidad que se integra a la red. El sistema ha sido concebido para inyectar electricidad en la red en proporción al consumo del Sistema Eléctrico Nacional, con una capacidad máxima de 20,3 MW durante los picos de demanda. La planta solar fotovoltaica tiene una capacidad de generación máxima de 265 MW, y se requiere almacenar 24.430 kg de hidrógeno y 42.753 kg de amoníaco diariamente para su correcto funcionamiento. El sistema propuesto presenta un factor de planta del 7,2%, mientras que la batería diseñada exhibe una eficiencia del 12%.

Currently, there is a consensus about the imperative need to reduce greenhouse gas missions globally. In the Chilean context, the energy sector emerges as the main contributor to these emissions, accounting for 75.5% of the total emissions in the year 2020. Within this sector, the “Energy Industries” subsector stands out as the largest emitter of greenhouse gases, encompassing all industries that generate electricity for interconnected systems. Therefore, intervention in these industries is crucial to achieve a significant impact on the country’s decarbonization efforts. In this scenario, renewable energies emerge as a promising option; however, the inherent intermittency in their generation poses a challenge that must be addressed to efficiently manage this resource. The main objective of this work is to design and analyze the feasibility of a photovoltaic solar plant with an energy management system based on green ammonia production. The proposed system is built around a solar plant, where a portion of the generated energy is injected into the electrical grid and the rest is stored as ammonia and hydrogen. When solar generation stops, these fuels are employed in a gas turbine system to produce electricity that integrates into the grid. The system has been devised to inject electricity into the grid in proportion to the consumption of the National Electric System, with a maximum capacity of 20.3 MW during peak demand hours. The photovoltaic solar plant has a maximum generation capacity of 265 MW, and it requires the storage of 24,430 kg of hydrogen and 42,753 kg of ammonia daily for proper operation. The proposed system has a plant factor of 7.2%, while the designed battery exhibits an efficiency of 12%.