Análisis técnico y económico de un sistema solar fotovoltaico y eólico en la producción de hidrógeno verde en la Universidad Nacional de Juliaca

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dc.contributor.advisorPizarro Viveros, Henry
dc.contributor.authorVilca Portada , Richard Alex
dc.date.accessioned2025-08-21T18:35:24Z
dc.date.available2025-08-21T18:35:24Z
dc.date.issued2025
dc.description.abstractEl cambio climático en el mundo es un tema de gran importancia y relevancia para la sociedad actual. Diversos países realizan esfuerzos para su mitigación además de reducir la dependencia de combustibles fósiles, una alternativa es el uso de las energías renovables cuya utilización se promueve y principalmente el uso de la energía del hidrógeno. La utilización de la energía del hidrógeno fue una realidad en otros países, sin embargo, en el Perú los estudios o proyectos sobre la implementación y viabilidad sobre producción del hidrógeno verde son muy recientes. El objetivo de este proyecto fue analizar técnica y económicamente la implementación de un sistema combinado de energía solar fotovoltaica y eólica para la producción de hidrógeno verde. La forma de generación de hidrógeno verde fue proyectada por un electrolizador que utilizó la energía producida por sistema fotovoltaico y eólico. Se recopilaron datos sobre la radiación solar y la velocidad del viento en la región de Juliaca, lo que permitió realizar un análisis y cuantificar la producción potencial de hidrógeno verde. Se analizó la capacidad de generación de hidrógeno verde. Además, se llevó a cabo un análisis económico, considerando los costos de instalación, operación y mantenimiento de los sistemas. En relación a la evaluación económica del sistema, a partir del año 17, el proyecto de producción de hidrógeno verde se convierte en una inversión rentable, evidenciada por un Valor Actual Neto (VAN) y una Tasa Interna de Retorno (TIR) positivos. A pesar de la significativa inversión inicial, los bajos costos de operación y mantenimiento mejoran la viabilidad financiera a largo plazo, haciendo que el sistema combinado de energía solar fotovoltaica y eólica sea sostenible. Esta tendencia valida la decisión de invertir en energías renovables y posicionar a la universidad como un líder en la transición hacia una matriz energética sustentable.
dc.description.tableOfContentsCAPITULO I PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 1.1 Formulación del problema de investigación 22 1.1.1 Problema general 22 1.1.2 Problemas específicos 22 1.2 Objetivos de la investigación 23 1.2.1 Objetivo general 23 1.2.2 Objetivos específicos 23 1.3 Justificación de la investigación 23 1.3.1 Justificación técnica 23 1.3.2 Justificación social 23 1.3.3 Justificación ambiental 24 1.3.4 Justificación económica 24 CAPITULO II REVISION DE LA LITERATURA 2.1 Antecedentes del problema de investigación 25 2.2 Bases teóricas 28 2.2.1 Producción de hidrógeno verde 28 2.2.2 Tipos de electrolizadores 29 2.2.3 Alternativas de almacenamiento de hidrógeno 31 2.2.4 Marco legal del hidrógeno en el Perú 34 2.2.5 Sistema solar fotovoltaico y sistema eólico en la producción de hidrógeno verde 36 2.3 Marco conceptual 36 2.3.1 Hidrógeno verde 36 2.3.2 Propiedades del hidrógeno 37 2.3.3 Producción de hidrógeno mediante electrólisis de agua 37 2.3.4 Capacidad de generación de hidrógeno verde 38 2.3.5 Cantidad de energía generada por el hidrógeno 39 2.3.6 Cantidad de energía generada por el módulo fotovoltaico 39 2.3.7 Cantidad de energía por unidad de superficie en viento 39 2.3.8 Almacenamiento del hidrógeno 40 2.3.9 Eficiencia del electrolizador en la producción de hidrógeno verde 40 2.3.10 Radiación solar 41 2.3.11 Unidades de radiación solar 41 2.3.12 Módulos fotovoltaicos 42 2.3.13 Angulo de inclinación y orientación de un módulo fotovoltaico 45 2.3.14 Parques eólicos 45 2.3.15 Tipos de turbinas eólicas 46 2.3.16 La potencia del viento 49 2.3.17 Coeficiente de potencia eólica 49 2.3.18 Componentes de un aerogenerador de eje horizontal 50 2.3.19 Valor Actual Neto (VAN) 51 2.3.20 Tasa Interna de Retorno (TIR) 52 2.3.21 Plazo de recuperación (Payback) 52 CAPITULO III MATERIALES Y METODOS 3.1 Formulación de hipótesis 54 3.1.1 Hipótesis general 54 3.1.2 Hipótesis especificas 54 3.2 Metodología de la investigación 54 3.2.1 Tipo y nivel de investigación 54 3.2.2 Ámbito de estudio 55 3.3 Evaluación de recursos renovables en la zona de estudio 55 3.3.1 Evaluación del recurso solar en la sede Ayabacas 55 3.3.2 Evaluación del recurso eólico en la sede Ayabacas 59 3.4 Integración de un sistema fotovoltaico y sistema eólico para producción de hidrógeno verde 62 3.4.1 Diseño e integración del sistema fotovoltaico y eólico 62 3.4.2 Sistemas fotovoltaicos 62 3.4.3 Sistema de energía eólica 65 3.5 Análisis de capacidad de generación de hidrógeno verde 67 3.5.1 Selección del electrolizador de hidrógeno 68 3.6 Evaluación económica del sistema de producción de hidrógeno verde 69 3.6.1 Identificación de Costos 69 3.6.2 Producción de Hidrógeno 69 3.6.3 Cálculo de los Costos Nivelados del hidrógeno (LCOH) 69 3.6.4 Evaluación Financiera 71 CAPITULO IV RESULTADOS Y DISCUSIONES 4.1 Viabilidad técnica de la integración de un sistema solar fotovoltaico y eólico para la producción de hidrógeno verde 72 4.1.1 Selección y dimensionamiento de electrolizadores 73 4.1.2 Dimensionamiento del sistema fotovoltaico 77 4.1.3 Dimensionamiento del sistema eólico 82 4.2 Capacidad de generación de hidrógeno verde mediante análisis teórico 86 4.2.1 Factores que influyen en la capacidad de generación de hidrógeno verde 86 4.2.2 Estimación teórica de la producción anual de hidrógeno verde 87 4.2.3 Discusión de resultados y validación con datos de referencia 88 4.3 Análisis económico del sistema de producción de hidrógeno verde 88 4.3.1 Estimación de costos de inversión y operación (CAPEX y OPEX) 88 4.3.2 Ingresos económicos por venta del hidrógeno producido 94 4.3.3 Gastos de la planta de generación de hidrógeno verde 95 4.3.4 Análisis de rentabilidad de la planta de generación de hidrógeno verde 95 CAPITULO V CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 5.1 Conclusiones 99 5.2 Recomendaciones 100 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 101 ANEXOS 108 ANEXO 1 – Ley de fomento del hidrógeno verde 109 ANEXO 2 – Fichas técnicas de los electrolizadores de la empresa H2B2 112 ANEXO 3 – Fichas técnicas módulos fotovoltaicos 117 ANEXO 4 – Fichas técnicas estructura metálica 119 ANEXO 5 – Ficha técnica de inversor 121 ANEXO 6 – Ficha técnica de aerogenerador eólico 123
dc.formatapplication/pdf
dc.identifier.urihttps://repositorio.unaj.edu.pe/handle/unaj/169
dc.language.isospa
dc.publisherUniversidad Nacional de Juliaca
dc.publisher.countryPE
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.subjectElectrolizador
dc.subjectHidrógeno verde
dc.subjectProducción de hidrógeno
dc.subjectCélula de combustible
dc.subjectSistema eólico
dc.subjectSistema fotovoltaico
dc.subject.ocdehttps://purl.org/pe-repo/ocde/ford#2.11.02
dc.titleAnálisis técnico y económico de un sistema solar fotovoltaico y eólico en la producción de hidrógeno verde en la Universidad Nacional de Juliaca
dc.typeinfo:eu-repo/semantics/bachelorThesis
dc.type.versioninfo:eu-repo/semantics/publishedVersion
renati.advisor.dni01324539
renati.advisor.orcidhttps://orcid.org/0000-0002-9303-903X
renati.author.dni70439793
renati.discipline711016
renati.jurorAbarca Suca, Jhon Eduardo
renati.jurorLerma Coaquira, Alex Mario
renati.jurorTito Calderon, Josmell
renati.levelhttp://purl.org/pe-repo/renati/level#tituloProfesional
renati.typehttp://purl.org/pe-repo/renati/type#tesis
thesis.degree.disciplineIngeniería en Energías Renovables
thesis.degree.grantorUniversidad Nacional de Juliaca. Facultad de Ciencias de la Ingeniería
thesis.degree.nameIngeniero en Energías Renovables

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