WSP
Producción de hidrógeno verde y acoplamiento sectorial
Reducción del 60% de CO₂ con hidrógeno verde a un coste de producción comparable al diésel actual.
Un estudio de viabilidad de hidrógeno verde que acopla un emplazamiento industrial y uno residencial: seis variantes óptimas de Pareto en menos de 10 minutos.
- Cliente
- WSP
- Sector
- Industria
- Localización
- Suiza Occidental
- Tipo de proyecto
- Estudio de viabilidad de hidrógeno
- CO₂
- −60% frente a la referencia fósil
- Costes
- −26% coste de ciclo de vida frente a la referencia
- Herramientas
- Sympheny · Optimización MILP · Gemelo digital con acoplamiento sectorial · Comparativa Pareto
Evaluar si el hidrógeno verde procedente de la PV propia podía ser económicamente viable para un sistema industrial y residencial de dos emplazamientos.
Se modelaron PV, electrolizadores, almacenamiento de hidrógeno, baterías, recuperación de calor y bases fósiles en un único modelo de acoplamiento sectorial.
Se identificó una reducción del 60% de CO2 y hasta un 26% menos de coste de ciclo de vida, con una producción de hidrógeno verde comparable al coste del diésel.
El desafío
WSP (anteriormente BG Group) es una consultora de ingeniería internacional con operaciones en Suiza y Francia que asesora a clientes en proyectos de infraestructura y energía desde 1954. Para un estudio de viabilidad en Suiza Occidental, sus ingenieros necesitaban determinar si la producción de hidrógeno verde in situ era comercialmente viable en dos emplazamientos acoplados: un emplazamiento industrial con 20.000 m² disponibles para instalaciones de PV e hidrógeno, y un barrio residencial de 14 edificios plurifamiliares con 3.200 m² de cubierta disponible.
Los dos emplazamientos compartirían una red térmica —el calor residual de los electrolizadores y las pilas de combustible del emplazamiento industrial podría calentar los edificios residenciales—, pero el diseño dependía de docenas de variables interrelacionadas: dimensionado del PV, capacidad de almacenamiento de H₂, economía de las pilas de combustible, demanda de combustible de movilidad de los camiones de logística y variaciones estacionales en el suministro renovable. Los métodos tradicionales de comparación de variantes no podían capturar estas interacciones con la resolución que requería el estudio.
Cómo se usó Sympheny
Los ingenieros de WSP construyeron en Sympheny un gemelo digital del sistema integrado industrial-residencial, incorporando sus datos económicos y de rendimiento internos procedentes de proyectos previos de hidrógeno, almacenamiento, multienergía y movilidad. Configuraron una referencia fósil —camiones diésel, calderas de fuel, electricidad de la red— para anclar la comparativa. El algoritmo de Sympheny evaluó entonces el sistema de dos emplazamientos de forma holística y devolvió varias variantes de diseño óptimas de Pareto en menos de diez minutos.
- Gemelo digital con acoplamiento sectorial — Modeló la logística industrial, el calor residencial, la electricidad y el hidrógeno como un único sistema conectado, con la red térmica enlazando los dos emplazamientos.
- Seis variantes óptimas — Identificó seis configuraciones de diseño óptimas de Pareto que abarcan el compromiso coste-emisiones, más la referencia fósil para el benchmarking.
- Hoja de ruta hacia casi cero — Cuantificó los recursos renovables adicionales y los costes incrementales necesarios para avanzar más allá de la reducción del 60% hacia emisiones casi nulas.
Los dos emplazamientos acoplados modelados en Sympheny: un hub industrial para la producción de hidrógeno y el combustible de movilidad pesada, y un hub residencial para los edificios, enlazados por una red térmica y una microrred.
Resultado
El diseño óptimo reduce las emisiones de CO₂ equivalente un 60% frente a la referencia fósil manteniendo la competitividad en costes: los costes de ciclo de vida se sitúan hasta un 26% por debajo del sistema de referencia. Reemplazar el 60-70% del diésel con hidrógeno verde producido desde PV in situ es la configuración que tiene más sentido económico para estos dos emplazamientos, y el coste de producción de ese hidrógeno —incluyendo el capital del electrolizador, el compresor y el almacenamiento— es comparable al precio del diésel actual.
La lógica estacional que el modelo identificó es concreta: en verano, el excedente de electricidad PV del emplazamiento residencial fluye al emplazamiento industrial para producir hidrógeno, mientras que el calor residual de la producción de H₂ suministra agua caliente de vuelta a los edificios plurifamiliares; en invierno, el PV residencial atiende la demanda directa de electricidad y de bomba de calor, mientras que el emplazamiento industrial tira del H₂ almacenado como combustible. El sistema integrado ofrece autosuficiencia completa durante al menos el 15% del año. WSP dispone además de una hoja de ruta direccional hacia emisiones casi nulas, con el despliegue renovable adicional y el incremento de coste cuantificados.
Seis variantes de diseño óptimas comparadas con la referencia fósil. Las configuraciones más atractivas económicamente reducen las emisiones entre un 60 y un 70% respecto a la referencia.
Reducción del 60% de CO₂ con costes de ciclo de vida hasta un 26% por debajo del sistema de referencia. Reemplazar el 60-70% del diésel con hidrógeno verde producido desde PV in situ es la configuración más atractiva económicamente, y el coste de producción de ese hidrógeno es comparable al precio del diésel actual.
