Control systems of offshore hydrogen production by renewable energies

Abstract

Esta tesis trata sobre el diseño de Sistemas de Gestión de Energía (EMS), basados en Modelo de Control Predictivo (MPC) para equilibrar el consumo de energía renovable por un conjunto de unidades de electrólisis. La energía generada en la instalación se equilibra regulando el punto de funcionamiento de cada unidad de electrólisis y sus conexiones o desconexiones, utilizando un MPC basado en un algoritmo de Programación Mixta-Entera-Cuadrática. Este algoritmo de control predictivo permite tener en cuenta las predicciones de potencia disponible y el consumo de energía, mejorando el equilibrio y reduciendo el número de conexiones y desconexiones de los dispositivos. Para ello, se proponen diferentes casos de estudio en instalaciones en las que la fuente de energía son la energía marina y eólica. La técnica de ósmosis inversa es un paso intermedio para la producción del agua ya que se requiere agua desionizada con baja conductividad para el funcionamiento de los electrolizadores. La validación se realiza utilizando datos meteorológicos medidos para la ubicación de la instalación propuesta en el Océano Atlántico, mostrando el funcionamiento adecuado del EMS. Además, la tesis también presenta el diseño de un sistema de control a corto plazo (segundos) acoplado al EMS para una micro red basado en hidrógeno. Finalmente se desarrolla un estudio económico para los componentes de esta micro red.