Diseño modular escalable de sistemas de celdas de combustible de óxido sólido para mejorar la generación de energía a...

Área de la Ciencia:

• Ingeniería de Sistemas de Energía
• Ciencia de Materiales
• Electroquímica

Sus antecedentes:

• La creciente demanda de energía renovable exige una generación de energía eficiente y escalable.
• Las celdas de combustible de óxido sólido (SOFC) son prometedoras para la energía limpia, pero requieren soluciones de escalado rentables.

Objetivo del estudio:

• Presentar un marco de diseño híbrido modular para la ampliación flexible de SOFC.
• Mejorar la eficiencia eléctrica y térmica mediante la recirculación estratégica de gases de escape.
• Evaluar la viabilidad tecno-económica del diseño propuesto.

Principales métodos:

• Desarrollo de un marco de diseño híbrido modular con módulos de componentes estandarizados.
• Implementación de una configuración serie-paralelo con recirculación de gases de escape del ánodo y del cátodo.
• Realización de un estudio de caso detallado y análisis tecno-económico en cuatro estrategias de escalado.

Principales resultados:

• El diseño híbrido SOFC logró una eficiencia eléctrica del 66,3 %.
• Se redujo el uso de agua externa en un 59,9 % y la demanda de aire fresco en un 22 %.
• El costo nivelado de la electricidad (LCOE) más bajo fue de $0,155/kWh con el diseño híbrido.

Conclusiones:

• Los sistemas SOFC modulares y estandarizados ofrecen soluciones escalables, eficientes y económicamente viables.
• El diseño híbrido equilibra eficazmente la centralización/descentralización y los niveles de preparación tecnológica.
• Los hallazgos resaltan el potencial para futuras infraestructuras energéticas bajas en carbono.