Desafío de Innovación 2022 Ministerio de Energía

Coupling de Electrolizadores y generación renovable para la producción eficiente de Hidrógeno verde.

La producción de hidrógeno verde generalmente se realiza por electrólisis de agua utilizando energía renovable. Cuando dicha energía proviene de una planta solar fotovoltaica, debe realizarse un acople eléctrico entre la fuente de generación y el equipo que realizará el proceso de electrólisis. Cuando la energía del sol es absorbida por un panel solar, las células fotoeléctricas transforman esa energía en corriente continua (DC). En este punto, existe un desafío tecnológico en la interfaz entre la corriente que proviene de los paneles, junto con sus características (intensidad, voltaje, entre otras) y las características de la corriente que alimentará el equipo de electrólisis. Optimizar la eficiencia de dicho proceso de conversión de energía, especialmente en sistemas aislados o zonas remotas donde no se cuenta con un respaldo de una red de distribución eléctrica, permitirá reducir la energía requerida y los costos de producción para el hidrógeno, habilitando una mayor eficiencia en aplicaciones fuera de red. Así, se identifica una oportunidad de Desafío Público: Desarrollar sistemas de coupling de electrolizadores y generación renovable para la producción eficiente de hidrógeno verde.

Reconociendo esta oportunidad, el año 2020, Chile lanzó su Estrategia Nacional de Hidrógeno Verde1, la que fija ambiciosas metas, incluyendo tener 5 GW de capacidad de electrólisis en operación o en construcción al 2025, lograr costos de producción menores a 1.5 USD/kg al año 2030, y ser uno de los principales exportadores de este energético a nivel mundial al año 2040.

En la zona norte del país, se encuentra la radiación solar más alta del planeta. Diversos estudios han destacado el potencial de esta zona para la producción costo-eficiente de hidrógeno verde. La intermitencia y variabilidad de la energía solar es una de las barreras tecnológicas para el aprovechamiento y uso de esta energía renovable. La producción de hidrógeno verde presenta varios desafíos tecnológicos. Uno de ellos está relacionado con el acople y la eficiencia de la conversión de energía entre sistemas fotovoltaicos y equipos de electrolizadores.

Problema

Abordar dicho desafío permite avanzar en la descarbonización de la economía nacional, reduciendo la brecha de costos del hidrógeno verde, lo que a su vez impulsa la reducción de la huella de carbono de sectores como el transporte pesado y la minería, dando beneficios directos a toda la población chilena.

Desafío

Diseño, prototipado y testeo de uno o varios dispositivos que permitan maximizar la eficiencia de conversión y optimizar el acoplamiento de electrolizadores y generación renovable para la producción eficiente de hidrógeno verde ,

Mandante

Ministerio de Energía

26 mayo 2022 - 21 julio 2022

Hasta $ 298.000.000 por proyecto

Quienes pueden postular

Personas jurídicas constituidas en Chile, con o sin fines de lucro.

Detalle de Etapas

La presente convocatoria tendrá 3 etapas que se llevarán a cabo en forma consecutiva.

En cada una de las etapas se desarrollarán actividades conducentes a alcanzar los resultados esperados.

Cada postulante deberá contar al momento de su postulación con una propuesta validada a nivel conceptual.

Etapa

Validación de entornos relevantes / simulados
Prototipo a Validar en simulación

Etapa

Validación de entornos reales
Validación en entornos relevantes

Etapa

Implementación y/o demostración en entorno real
Implementación en Entornos Reales

ETAPA

Validación de entornos relevantes / simulados

Nº Proyectos a financiar

La presente convocatoria adjudicará en esta Etapa hasta 5 proyectos.

Plazo

Las actividades de esta etapa deberán desarrollarse dentro de un plazo máximo de 6 meses.
Para avanzar a la siguiente etapa todos los proyectos adjudicados en la Etapa 1 deben haber presentado su informe final y su propuesta a la etapa 2 antes del término de la etapa 1.

Monto Entregado

El monto a cofinanciar para cada proyecto adjudicado en la etapa 1 es de hasta $38.000.000. El costo total de la etapa del proyecto debe cumplir con los requisitos de financiamiento y aportes de acuerdo a lo establecido en el punto 4.3 de las bases de los Desafíos Públicos.

Descripción

El resultado de esta etapa será un prototipo validado en entornos computacionales. Se entenderá como prototipo en entornos computacionales a: 

  • Una modelación computacional en el software MATLAB u otro equivalente a definir por el Ministerio de Energía de la arquitectura de electrónica de potencia propuesta.
  • Una simulación computacional de la operación de la arquitectura de electrónica de potencia propuesta y modelada en el software MATLAB u otro equivalente a ser definido por el Ministerio de Energía, en conexión con un modelo computacional de una planta fotovoltaica y un de equipo de electrólisis de membrana de intercambio de protones.

Descripción

El resultado de esta etapa será un prototipo validado en entornos reales. Se entenderá como prototipo a: 

  • Implementación física (circuito impreso, PCB, circuito integrado) a escala de la arquitectura de electrónica de potencia comprendida en el prototipo validado en entornos computacionales. Se espera que la implementación física pueda ser probada en niveles de baja potencia.

ETAPA

Validación de entornos reales

Nº Proyectos a financiar

La presente convocatoria adjudicará en esta Etapa hasta 2 proyectos.

Plazo

Las actividades de esta etapa deberán desarrollarse dentro de un plazo máximo de 14 meses.
Para avanzar a la siguiente etapa todos los proyectos adjudicados en la Etapa 2 deben haber presentado su informe final y su propuesta para la Etapa 3 antes del término de la etapa 2.

Monto Entregado

El monto a cofinanciar para cada proyecto adjudicado en la etapa 2 es de hasta $100.000.000. El costo total de la etapa del proyecto debe cumplir con los requisitos de financiamiento y aportes de acuerdo a lo establecido en el punto 4.3 de las bases de los Desafíos Públicos.

ETAPA

Implementación y/o demostración en entorno real

Nº Proyectos a financiar

La presente convocatoria adjudicará en esta Etapa 1 proyectos

Plazo

Las actividades de esta etapa deberán desarrollarse dentro de un plazo máximo de 16 meses.

Monto Entregado

El monto a cofinanciar por cada proyecto adjudicado para la etapa 3 es de hasta $160.000.000. El costo total de la etapa del proyecto debe cumplir con los requisitos de financiamiento y aportes de acuerdo a lo establecido en el punto 4.3 de las bases de los Desafíos Públicos.

Descripción

El resultado de esta etapa será una validación a nivel de entorno real. Se entenderá como validación a nivel de entorno real a:

  • Implementación física (circuito impreso, PCB, circuito integrado) a escala de la arquitectura de electrónica de potencia comprendida en el prototipo validado en entornos reales. Se espera que la implementación física pueda ser probada con cargas reales en niveles de baja a media potencia. 
  • Realización de una o más pruebas del funcionamiento de la implementación física del prototipo, utilizando cargas reales en niveles de baja a media potencia, operando en la interconexión entre una planta de generación fotovoltaica y un equipo de electrólisis de membrana de intercambio de protones en niveles de baja a media potencia.
  • Medición de la eficiencia obtenida de la implementación física, a partir de la prueba realizada operando en la interconexión entre una planta de generación fotovoltaica y un equipo de electrólisis de membrana de intercambio de protones en niveles de baja a media potencia.
  • Medición de la fluctuación de potencia obtenida de la implementación física, a partir de la prueba realizada operando en la interconexión entre una planta de generación fotovoltaica y un equipo de electrólisis de membrana de intercambio de protones en niveles de baja a media potencia.