ANÁLISIS DE IDONEIDAD PARA LOCALIZACIÓN DE PLANTAS FOTOVOLTAICAS PARA HIDRÓLISIS DE HIDRÓGENO

Trabajo sobre SIG
Título	Análisis de idoneidad para localización de plantas fotovoltaicas para hidrólisis de hidrógeno
Autores	Yago Amador Page Alba Xiyí Montoro Poveda Víctor Zornoza Llanos
Asignatura	Sistemas de Información Geográfica Aplicados a la Ingeniería Civil
Curso	Curso 25/26
Este artículo ha sido escrito por estudiantes como parte de su evaluación en la asignatura

En este trabajo mostraremos un estudio localizado en Ciudad Real (España) donde estudiamos las mejores zonas para situar una planta de hidrógeno verde. Para el análisis utilizaremos la plataforma de QGis, donde basándonos en diferentes criterios asignándoles un peso a cada uno, podremos cuantificar el potencial de cada zona para instalar la planta.

1 Introducción

Actualmente el hidrógeno es un bien muy cotizado debido a su implementación en la industria, en la movilidad, producción de energía, entre otros.

El proceso de extracción de hidrógeno por electrólisis es un proceso que utiliza corriente eléctrica para separar el hidrógeno (\(H_{2}\)) del oxígeno (\(O_{2}\)) en las moléculas de agua (\(H_{2}O\)). Para este proceso es necesario aplicar energía, dicha energía podemos obtenerla de fuentes renovables como placas solares; en esto consiste una planta de hidrógeno verde.

Analizando toda la Península Ibérica nos hemos decantado por la provincia de Ciudad Real, de la cual hemos hecho un estudio exhaustivo.

Los factores que hemos tenido en cuenta según su cercanía, de mayor a menor relevancia son:

• Potencial solar. Las zonas con mayor potencial solar tienen prioridad frente a las de menor, este recurso es muy importante para las placas solares.
• Fuente de agua: embalses, ríos y depuradoras. El agua es muy determinante ya que es imprescindible para la producción de hidrógeno, le hemos dado mayor peso a las depuradoras para reutilizar el agua haciendo que el proceso sea mucho más ecológico. Aparte, es un factor eliminatorio debido a la imposibilidad de hacer la planta donde no hay agua.
• Líneas eléctricas. Es importante una buena conexión a la red eléctrica, en caso de superávit o déficit de energía.
• Gasoductos. Sería conveniente contar con la cercanía a la red de gasoductos, no es imprescindible así que no es un factor eliminatorio.
• Carreteras. En caso de no tener un gasoducto cerca, el hidrógeno producido se podría ser transportado por carretera.

Hay algunos factores que son eliminatorios, es decir, factores que eliminan la posibilidad de su construcción o su funcionamiento.

• Municipios y carreteras. Hemos descartado todas las zonas en las que existen edificaciones o carreteras y sus inmediaciones.
• Parques Naturales. No se puede construir en una zona protegida.
• Red Natura. Estos espacios están protegidos debido a la conservación de su biodiversidad.
• Orientación sur. Todos los sectores que no tienen una orientación sur quedan descartados por la peor incidencia del sol en las placas solares.

2 Datos

Los mapas utilizados son los siguientes.

• IGN : Límites municipales, provinciales y autonómicos; BTN100 (contiene los mapas de líneas eléctricas, carreteras y gasoductos).
• MITECO: Espacios Naturales Protegidos 2021, Red Natura 2000.
• Solargis: Mapa de recursos solares de España.
• IDEE Castilla la Mancha  : Mapa de embalses, ríos, red de carreteras, cuencas hidrográficas y núcleos urbanos.
• ArcGIS Hub  : Depuradoras.

3 Metodología

3.1 Operaciones

A partir de las capas vectoriales descargadas, nos hemos quedado con la parte correspondiente a la provincia de Ciudad Real y un kilómetro a la redonda.

FACTORES POSITIVOS

Aquellos que aumentan la probabilidad de ser una buena zona.

Empleando las herramientas vectoriales de Qgis disolvemos la capa inicial, realizamos los buffers correspondientes. Esos buffers los unimos y les asignamos los valores en un nuevo campo VALOR_A, eliminando los demás campos. Después lo rasterizamos usando v.to.rast y utilizando como marco un rectángulo que tiene inscrito Ciudad Real asignamos valores a todas las celdas de tamaño 200 m de su interior. Algunas celdas tendrán el VALOR_A y otras Sin dato. Por último, asignamos un valor de relleno a las celdas sin dato. Con esto conseguimos que todos los rásters tengan el mismo tamaño total y de celda para poder operarlos.

• Potencial solar

En el caso del potencial solar, descargamos el ráster que nos asigna valores del 1.536,61 al 1.716,68.

• Fuentes de agua

Fuentes de agua

Depuradoras

Distancia	400	600	800	1200
VALOR_A	1,25	1,00	0,75	0,50

Ríos y embalses

Distancia	400	600	800	1200
VALOR_A	1,00	0,75	0,50	0,25

• Líneas eléctricas

Distancia	400	600	800	>800
VALOR_A	0,90	0,80	0,70	0,40

• Gasoductos

Distancia	100	200	1200	>1200
VALOR_A	0,90	0,80	0,70	0,40

• Carreteras

Distancia	400	800	1200	>1200
VALOR_A	0,90	0,70	0,60	0,25

FACTORES ELIMINATORIOS

En estos factores el ráster resultante solo tiene valores 0 o 1. Siendo las celdas con valor 0 inviables para la construcción o producción.

En el caso del mapa de orientaciones, con la herramienta r.reclass, asignamos un valor 1 a las orientaciones sur (135º-225º) y 0 al resto.

3.2 Cálculo final

Con la calculadora ráster native:rastercalc multiplicamos todos los factores siguiendo la siguiente fórmula: [math] Fuentes de agua*líneas eléctricas*gasoductos*carreteras*municipios y carreteras*parques naturales*red natura*orientación sur*\frac{(\frac{potencialsolar}{1000})^{13}}{100}[/math]

En el caso de la potencia solar hemos optado por esta fórmula matemática para que todos los valores se quedaran entre 1 y 10.

4 Resultados

Mapas Ciudad Real:

Ráster del resultado final

5 Conclusiones

Después del análisis y los cálculos hemos observado y sacado los puntos más óptimos. A continuación comentaremos cada una de las zonas elegidas.

• MEJORES PUNTOS:
  • Punto 1

MEJOR VALOR	6,182654
ÁREA([math]km^2[/math])	80,04
MUNICIPIO	Puertollano

Este es el punto con mayor valor. Viendo las imágenes satelitales observamos que coincide con una planta fotovoltaica, lo que nos confirma que es una muy buena zona. Esto es un claro indicador de la veracidad del estudio. Evidentemente esto imposibilita el uso de esta zona para construcción de la planta de hidrógeno verde.

Proponiendo otra idea, se puede plantear comprar las placas ya existentes y usarlas para generar hidrógeno verde, teniendo solo que ampliar la instalación ya existente.

• Punto 2

MEJOR VALOR	6,008059
ÁREA([math]km^2[/math])	40,02
MUNICIPIO	Ciudad Real

Este es el segundo valor más alto, nos volvemos a encontrar con una planta fotovoltaica.

• Punto 3

MEJOR VALOR	5,917109
ÁREA([math]km^2[/math])	40,02
MUNICIPIO	Caracuel de Calatrava

En el punto con el tercer valor más alto es el que hemos seleccionado como solución final. Este tiene capacidad de verter energía a la red eléctrica e hidrógeno a la red de oleoductos por su gran proximidad. También tiene acceso cercano a una carretera lo que facilita su accesibilidad, y a una fuente de agua (Arroyo de la Ubreba). Por último, este punto tiene un potencial solar de 1675,767 kW*h/kW*p (kilovatio hora/kilovatio pico), un valor muy alto de potencial.

6 Anejos

Este punto pese a no ser el cuarto con mayor valor, en el marco de la sostenibilidad, hemos considerado que es muy interesante porque está muy próximo a una depuradora, pudiendo utilizar el agua de esta.

7 Referencias