Optimización económica del hidrógeno verde: estrategias para la reducción de costes en su producción y aplicación industrial.

Abstract

En este Trabajo de Fin de Grado se desarrolla un modelo técnico económico orientado a analizar y optimizar la viabilidad económica de la producción de hidrógeno verde mediante electrólisis. Para ello, se implementa una herramienta de cálculo tanto en Python como en Excel basada en metodologías de flujo de caja descontado, permitiendo evaluar el coste normalizado del hidrógeno (LCOH) bajo diferentes escenarios industriales y financieros. El modelo integra variables clave como el CAPEX del electrolizador, el coste de la electricidad, el factor de carga, la eficiencia energética, el reemplazo del stack y los costes de operación y mantenimiento, proporcionando así una visión integral del comportamiento económico del sistema.

El estudio se enmarca en el contexto de la transición energética y de la necesidad de descarbonizar sectores industriales difíciles de electrificar, como el acero, el cemento, el transporte pesado o la industria química. A través de análisis de sensibilidad y comparativas de escenarios, se identifican los parámetros con mayor impacto sobre el LCOH. Los resultados muestran que el precio de la electricidad renovable y el factor de carga son los elementos más determinantes, ya que condicionan directamente el aprovechamiento de la capacidad instalada y la distribución de los costes fijos.

En el escenario base se obtiene un LCOH de 4,63 €/kg H₂, mientras que en ubicaciones con abundante recurso renovable y condiciones financieras favorables el coste puede reducirse hasta 2,15 €/kg H₂. Finalmente, el trabajo concluye que alcanzar la competitividad frente al hidrógeno fósil requiere suministros eléctricos estables inferiores a 25-30 €/MWh, así como estrategias de optimización como la hibridación de tecnologías renovables y la reducción del riesgo financiero asociado a las inversiones.

This Bachelor’s Thesis develops a techno-economic model aimed at assessing and optimizing the economic viability of green hydrogen production through water electrolysis. To achieve this, a calculation tool was implemented in both Python and Excel using a discounted cash flow methodology, enabling the evaluation of the Levelized Cost of Hydrogen (LCOH) under different industrial and financial scenarios. The model incorporates key variables such as electrolyzer CAPEX, electricity prices, capacity factor, energy efficiency, stack replacement, and operation and maintenance costs, providing a comprehensive understanding of the system’s economic performance.

The study is framed within the broader context of the energy transition and the urgent need to decarbonize hard-to-abate sectors, including steelmaking, cement production, heavy transport, and the chemical industry. Through sensitivity analyses and scenario comparisons, the research identifies the parameters with the greatest influence on the LCOH. The results highlight electricity prices and capacity factor as the most critical variables, since they directly affect the utilization of installed capacity and the distribution of fixed costs over annual hydrogen production.

The base-case scenario yields an LCOH of €4.63/kg H₂, while highly favorable conditions, characterized by abundant renewable resources and attractive financing terms, allow the cost to fall to as low as €2.15/kg H₂. Ultimately, the study concludes that achieving cost competitiveness with fossil-based hydrogen will require stable electricity prices below €25–30/MWh, together with optimization strategies such as renewable hybridization and measures aimed at reducing the financial risk associated with large-scale investments.