Análisis e investigación acerca de la implementación de celdas de combustibles en el sector eléctrico

Durante el desarrollo del presente documento se cubren los conceptos que abarcan desde los principios de funcionamiento en cada tipo particular de celda, con las ecuaciones termodinámicas más relevantes que describen su comportamiento, pasando por las características constructivas para luego ya centrarse en un análisis de manera específica con modelos varios que permitan emular el comportamiento. Se presentan los diferentes modelos matemáticos que se utilizan en la industria para la representación de la celda, considerando que simplificaciones realizan y dentro de que rango de condiciones permiten obtener una simulación. En cuanto a los sistemas de celdas, se presentan las configuraciones tanto eléctricas como químicas, más utilizadas hoy en día, con una descripción de su funcionamiento. Como parte del análisis se recogió tres modelos para una SOFC, el genérico simplificado, el genérico detallado y el electroquímico, incluyendo las correlaciones termodinámicas, que permite la simulación de la dinámica electroquímica de la celda. Para la validación de estos modelos, se parte de las ecuaciones características y los fenómenos que describen, y se van ajustando a distintos escenarios que involucran variaciones en las condiciones de temperatura de operación y de las presiones, tanto del combustible como del oxidante. Luego, se presentan una comparativa de los costos de las diferentes tecnologías de generación con relación a las celdas de combustibles. Finalmente, se presenta las aplicaciones en sistemas eléctricos. Se realiza un análisis de los modelos de conexión y control en su funcionamiento interconectado a la red, esto es, bajo condicionales normales y ante distintos tipos de fallas. Por último, se detallan ejemplos de proyectos instalados y que actualmente se encuentra en funcionamiento.