Thesis:

Optimización de un sistema de producción de hidrógeno (H₂) a partir de energía fotovoltaica en una red aislada: Dimensionamiento y Electrónica de Potencia

Esta tesis presenta el diseño, modelado y optimización de un sistema autónomo para la producción de hidrógeno verde (H2V) a partir de energía solar fotovoltaica, enfocado en aplicaciones off-grid. Se desarrollaron modelos detallados de los principales componentes del sistema —incluyendo el sistema PV, el electrolizador PEM, las baterías y los convertidores DC/DC—, integrados en un marco de simulación con datos environmentales reales con resolución temporal de un minuto. El análisis se centró en la minimización del costo nivelado del hidrógeno (LCOH), considerando diferentes arquitecturas de sistema y condiciones climáticas de tres ubicaciones representativas: Atacama, Milán y Valparaíso. Los resultados muestran que la configuración sin batería presenta consistentemente el menor LCOH. En contraste, las arquitecturas con almacenamiento eléctrico no logran justificar su mayor inversión debido al bajo impacto en la mejora operativa del sistema. Este trabajo aporta una metodología robusta de dimensionamiento y evaluación tecnoeconómica, útil para el diseño de sistemas de H2V sustentables y escalables en contextos de alta penetración renovable.

This thesis presents the design, modeling, and optimization of an autonomous system for the production of green hydrogen (H2V) from photovoltaic solar energy, focused on off-grid applications. Detailed models of the main system components—including the PV system, the PEM electrolyzer, the batteries, and the DC/DC converters—were developed and integrated into a simulation framework using real environmental data with a one-minute temporal resolution. The analysis focused on minimizing the levelized cost of hydrogen (LCOH), considering different system architectures and climatic conditions from three representative locations: Atacama, Milan, and Valparaíso. The results show that the battery-free configuration consistently exhibits the lowest LCOH. In contrast, the architectures with electrical storage fail to justify their higher investment due to the minimal impact on system operational improvement. This work provides a robust methodology for sizing and techno-economic evaluation, useful for the design of sustainable and scalable H2V systems in contexts of high renewable energy penetration.