Viabilidad técnico-económica de la implementación de la tecnología del hidrógeno en el sector del transporte público urbano en la zona metropolitana de Mérida, Yucatán [recurso electrónico] / Aldo Baltazar Contreras Terán

Tesis (Maestría en Ciencias en Energía Renovable) .-- Centro de Investigación Científica de Yucatán, 2013.

Hoy en día a pesar de los recursos energéticos con que cuenta México, éste requiere seguridad energética futura, mejorar la calidad del aire, disminuir gases de efecto invernadero y mejorar en la competitividad industrial y tecnológica. Para esto, el hidrógeno se visualiza como un prometedor vector de energía limpia. En el caso de la Zona Metropolitana de Mérida (ZMM), según la Dirección de Transporte del Gobierno del Estado de Yucatán en el documento del programa de modernización del transporte público de la ciudad de Mérida, el sistema de transporte público urbano se compone de una flota de aproximadamente 1,700 unidades con tecnología basada en combustibles fósiles, el sistema realiza aproximadamente 750,000 viajes que mueven a 352,262 habitantes cada día [24]; además aproximadamente el 34.3 por ciento de la movilidad de la ZMM se realiza en transporte público [27]. Como consecuencia, el sistema de transporte público local es una de las principales causas de las emisiones de NOx, HC, CO y CO2. Por esta razón, es importante mejorar la eficiencia del sistema de transporte local con alternativas tecnológicas más limpias. Este trabajo es un primer paso hacia un mapa de ruta donde ha realizado un estudio de los diferentes aspectos técnicos, ambientales y económicos relacionados con la implementación de la tecnología del hidrógeno en el sector del transporte público en la ciudad de Mérida, Yucatán. Se definieron 3 escenarios para la implementación de un sistema de producción de H2 mediante electrolisis del agua a partir de 3 diferentes fuentes de energía eléctrica (red eléctrica convencional, eólica y solar fotovoltaica) basada en el potencial de los recursos de la ZMM, para plantas distribuidas con capacidad de producción de H2 de 432 kg de H2 al día, almacenamiento del H2 en estado gaseoso en tanques de acero inoxidable y la compresión mediante compresor reciprocante con una salida de 35 MPa suficientes para alimentar los tanques de hidrógeno del autobús CITARO Fuel Cell Hybrid aquí propuesto. Además, se analizaron los problemas y barreras que se deben superar a lo largo de la aplicación de la tecnología del hidrógeno. Bajo los supuestos técnicos y ambientales de esté trabajo se tiene que se podría lograr una reducción de CO2 de hasta 47 kton por año mediante la implementación de autobuses de celdas de combustible a hidrógeno y producción de hidrógeno con fuentes renovables de energía. Asimismo, bajo los supuestos económicos se ha estimado que los costos producción y suministro por kg de H2 en el periodo 2012-2025 para un sistema de electrólisis en sitio con suministro de la red eléctrica va de 84.85 a 77.23 MXN/kg H2 es decir se reduce en un 8.98 por ciento; con energía eólica de 112.52 a 58.22 MXN/kg H2 donde la reducción es del 50.07 por ciento, y para un sistema con energía solar fotovoltaica de 289.70 a 117.36 MXN/kg H2 donde la reducción es del 59.49 por ciento. También se ha analizado el comportamiento de distribución porcentual de costos para los tres diferentes fuentes de energía, para el caso de un sistema conectado a la red eléctrica convencional en 2013 se tiene que el mayor costo para la producción y suministro por kilogramo de hidrógeno se concentra en el costo de la energía eléctrica que representa el 60.39 por ciento seguido por el costo de capital que representa el 26.01 por ciento; para el caso de sistema con fuente de energía eólica el costo de la energía eléctrica representa el 33.9 por ciento seguido por el costo de capital que representa el 49.48 por ciento y para el caso sistema con fuente de energía solar fotovoltaica el costo de energía eléctrica representa el 62.13 por ciento seguido por el costo de capital que representa el 29.18 por ciento. Ambos costos representan más del 80 por ciento del costo de producción y suministro de hidrógeno, Aunque con diferentes valores porcentuales respecto a 2013 dicho comportamiento de costos de distribución se sigue mostrando para los años subsecuentes hasta 2025. Finalmente, mediante el Valor Presente Neto (VPN) y un análisis de sensibilidad se determinó la viabilidad económica de la implementación de la tecnología del hidrógeno en el sistema de transporte público urbano en la ZMM.