Esta postulación aborda el desafío público 2022 formulado por el Ministerio de Energía, el cual busca el desarrollo del coupling de electrolizadores y energías renovables para la producción eficiente de hidrógeno verde. La solución propuesta se trata de un nuevo convertidor modular multinivel (MCC), el cual debido a sus características propias posee alta eficiencia debido a bajas pérdidas de potencia, modularidad para adaptar la solución a un amplio rango de potencias, y tolerancia ante fallas. Los MCC se han posicionado como una tecnología apropiada para altos niveles de potencia. Sin embargo, A la fecha no se conoce de aplicaciones industriales y publicaciones científicas en revistas de primer cuartil para la aplicación de MMCs en coupling de plantas solares y electrolizadores, lo que ratifica la novedad científica-tecnológica de esta propuesta.
El desafío será abordado en 3 etapas. La primera etapa consiste en realizar una simulación detallada del convertidor y modelar (y simular) los paneles fotovoltaicos y el electrolizador. La segunda etapa considera la implementación de un prototipo mínimo viable, el cual será construido en el laboratorio y tanto el panel fotovoltaico como el electrolizador serán modelados con fuentes programables y convertidores activos, respectivamente. De esta forma se puede simular e implementar un perfil de generación solar fotovoltaica basado en perfiles reales de sol. La etapa final contempla la construcción de un prototipo comercializable del convertidor, el cual será instalado en una planta real para analizar su desempeño y eficiencia.
Los resultados obtenidos en el proyecto se dividen en las etapas propuestas por el desafío en la etapa 1 se realizará la simulación computacional completa del convertidor modular multinivel operando en un entorno modelado, operando con eficiencia, modularidad y tolerancia a fallas. En la etapa 2 se producirá un prototipo construido a escala del nuevo convertidor modular multinivel validado para operar en entornos reales, operando con eficiencia, modularidad y tolerancia a fallas. En la última etapa se generará un nuevo convertidor modular multinivel validado en entorno real, operando con eficiencia, modularidad y tolerancia a falla el resultado de esta etapa será una validación a nivel de entorno real.
La replicabilidad y escalabilidad de la solución planteada en este proyecto son directas, debido a la naturaleza del convertidor modular multinivel. La potencia de este convertidor puede ser fácilmente incrementada (o reducida) modificando el arreglo de conexiones de las celdas que lo componen. Así entonces, es posible cambiar el número de conexiones en serie o en paralelo para adaptarse a los requerimientos de potencia de la entrada (panel fotovoltaico) o de la salida del convertidor (electrolizador).