Viabilidad del hidrógeno renovable procedente de residuos para cubrir la demanda urbana de climatización y movilidad en la España peninsular

Abstract

En este trabajo final de máster, se ha evaluado la viabilidad técnica y económica del aprovechamiento del hidrógeno procedente del reformado con vapor de agua (SMR) del biometano obtenido del upgrading del biogás generado en la digestión anaerobia de la fracción orgánica de los residuos sólidos urbanos (FORSU) de una población para cubrir la demanda urbana de climatización o de movilidad. Para la demanda de climatización, se propone abastecer una pila de combustible con este hidrógeno para accionar con electricidad renovable una bomba de calor geotérmica que suministrará calor o frío, según la estación, a una red de distrito para un barrio de 50.000 habitantes. En el caso de la movilidad, se busca abastecer una flota de autobuses urbanos eléctricos con pila de combustible. Mientras que el hidrógeno así generado por una población cubre el 100% del consumo de su flota de autobuses urbanos a un coste de entre 21,72 y 51,84 €/100km, sólo se consigue cubrir la demanda térmica de climatización para la mejor calificación energética (A) en la mayoría de las zonas climáticas de la España peninsular con una ratio de cobertura entre 75% y 100%, a un coste de entre 19,67 y 47,74 €/MWht. En el sector residencial, se plantea usar electricidad fotovoltaica generada in situ para llegar al 100% de cobertura de la demanda de climatización y agua caliente sanitaria (ACS) si no se puede con el solo hidrógeno.

In this master’s thesis, the technical and economic viability of the use of hydrogen coming from the steam methane reforming (SMR) of biomethane obtained by the upgrading of biogas generated during the anaerobic digestion of the organic fraction of the municipal solid waste (MSW) of a given population to cover the urban demand for heating and cooling, and mobility, has been assessed. Regarding the demand for heating and cooling, the use of this hydrogen as feedstock for a fuel cell providing a geothermal heat pump with renewable electricity to supply heat and cold, depending on the season, to a district heating and cooling network for a 50,000-inhabitant neighbourhood. In the case of mobility, the aim is to supply a fleet of urban fuel-cell electrical buses. While the hydrogen obtained from a population covers 100% of the consumption of a fleet of urban buses at a cost between 21.72 y 51.84 €/100km, covering the heating and cooling demand is only achieved for the best energy performance rating (A) in most of Peninsular Spain’s climate zones with a coverage ratio between 75% and 100%, at a cost between 19.67 y 47.74 €/MWht. In the residential sector, the use of photovoltaic electricity generated in situ to achieve a 100% coverage of heating, cooling, and sanitary hot water (SHW) demand is considered if the hydrogen does not suffice.