Aportación al análisis de pilas de combustible de óxido sólido (SOFC) para integración en sistemas híbridos pila de combustible-turbina de gas

Résumé

El sistema de producción de energía eléctrica está envuelto en un proceso de transformación en su configuración y en las tecnologías empleadas. Desde una concepción tradicional, en la que grandes centros de generación abastecían a los lugares de consumo por medio de redes de distribución de gran capacidad y distancia, se está evolucionando hacia lo que se ha dado en denominar "sistema de generación distribuida". En esta nueva concepción, los puntos de producción y consumo se encuentran cada vez más próximos y las pérdidas de distribución disminuyen significativamente. En este panorama es necesario desarrollar tecnologías que permitan la integración de los dos extremos de la cadena energética (producción y consumo) de manera armónica. En este sentido, la pila de combustible se adapta perfectamente a este requerimiento por sus características de alto rendimiento (bajo consumo), nula rumorosidad y mínimas emisiones contaminadas. En concreto, estos sistemas destacan por no generar agentes destructores de la capa de ozono (óxidos de nitrógeno), siendo agua y dióxido de carbono los únicos productos emitidosa la atmósfera. En esta tesis se realiza un estudio detallado del funcionamiento de las pilas de combustible de óxido sólido, caracterizadas por su elevada temperatura de funcionamiento, próxima a los 1.000ºC. Esta temperatura es una de las propiedades más interesantes de las pilas cerámicas por cuanto genera un corriente de gases de escape de alto contenido energético, susceptible de ser utilizada en una máquina térmica. En este sentido, la integración con una turbina de gas (de pequeño tamaño) con un apila de este tipo presenta un potencial muy elevado desde el punto de vista de la generación de energía, donde rendimientos de hasta el 70% a largo plazo. En el capítulo 2, de este trabajo se describen el estado del arte de las pilas de combustible de óxido sólido y de los sistemas híbridos, al tiempo que se revisa