Estrategia híbrida solar-eólica-almacenamiento para producción costo-competitiva de amoniaco verde en el norte de Chile

Abstract

El amoniaco es un compuesto de gran importancia en la industria debido a su diversidad de aplicaciones: fertilizantes, explosivos mineros y materia prima en múltiples procesos. Actualmente, su producción contempla el uso de combustibles fósiles, generando emisiones de CO₂. Sin embargo, Chile, gracias a su alta disponibilidad de energías renovables, ofrece la oportunidad de producir hidrógeno verde que, combinado con nitrógeno obtenido del aire, permite la síntesis de NH₃ verde. Este trabajo busca reducir el costo nivelado de la producción de amoniaco verde en el norte de Chile mediante una estrategia híbrida solar-eólica con apoyo de almacenamiento en baterías. Para ello, se caracterizan los recursos renovables en la zona y, por medio de un modelo desarrollado en Aspen Plus V.14, se realizan estimaciones económicas para distintas combinaciones entre generación solar y eólica, con el fin de minimizar el costo nivelado del amoniaco (LCOA). Para este estudio se consideran dos ubicaciones: Sierra Gorda, Antofagasta (sector 1), y Ovalle, Coquimbo (sector 2). A partir de los perfiles, se identifica el sector 2 como el que exhibe mayor complementariedad solar-eólica. Sin embargo, dada la ubicación estratégica del sector 1 respecto a la planta de nitrato de amonio de la empresa Enaex, se analizan ambos sectores. En el caso del sector 2, se incluye el costo del transporte del amoniaco hacia Antofagasta para hacer comparables los resultados. Luego de la optimización, se desprende que en el sector 1, dada la baja complementariedad, no es conveniente una estrategia híbrida. El menor costo corresponde al caso 100% solar, el cual se toma como caso base, con(...). Ammonia is a key industrial compound used in fertilizers, mining explosives, and as a chemical feedstock. Currently, it is mostly produced from fossil fuels, emitting CO₂. Leveraging Chile's exceptional renewable resources, this work evaluates strategies to lower the levelized cost of green ammonia (LCOA) in Northern Chile by coupling renewable electricity with electrolysis-based hydrogen and air-separated nitrogen. This work aims to reduce the levelized cost of green ammonia production in Northern Chile through a hybrid solar–wind strategy supported by battery energy storage. To achieve this, renewable resources in the study area are characterized and, using a model developed in Aspen Plus V.14, economic estimates are performed for different combinations of solar and wind generation in order to minimize the levelized cost of ammonia (LCOA). Two locations are considered for the study: Sierra Gorda, Antofagasta (sector 1), and Ovalle, Coquimbo (sector 2). Based on the resource profiles, sector 2 is identified as the site exhibiting greater solar–wind complementarity. Nevertheless, given sector 1's strategic location relative to Enaex's ammonium nitrate plant, both sites are assessed. For sector 2, the cost of transporting ammonia to Antofagasta is included to make the results comparable. Results show that in sector 1, the lack of complementarity makes a hybrid strategy unattractive. The best case is 100% solar, with(...).