La producción de hidrógeno a partir de electricidad verde para la síntesis de amoníaco es una solución efectiva para absorber a gran escala la energía renovable eólica y solar y resolver el problema de la escasez de combustibles y productos químicos verdes. Se propuso un sistema de funcionamiento bimodal integrado para el almacenamiento y reutilización del calor residual de la síntesis de amoníaco en un electrolizador de membrana de intercambio protónico (PEM) impulsado por viento y sol, evitando arranques y paradas frecuentes del electrolizador y resolviendo razonablemente el desperdicio de calor del proceso de síntesis de amoníaco. Los resultados muestran que el sistema bimodal reduce significativamente el tiempo de arranque del electrolizador, siendo de 512 s para un arranque en frío a 25 °C de un electrolizador de 951 kW, y sólo 274 s para un arranque en caliente desde modo de reserva térmica a 47,5 °C; en modo de reserva térmica, el sistema solo consume energía para la bomba de agua, con una potencia consumida por unidad de capacidad de producción de hidrógeno de 0,49 kW; el subsistema de almacenamiento térmico con dos tanques configurado con 10,8 t de aceite térmico Dowtherm-G absorbe el calor residual de gases de síntesis de amoníaco con un flujo de 3 kg/s en estado de acumulación de calor, pudiendo llenar el tanque térmico en 1,00 h, y en estado de liberación de calor calienta el agua de alimentación de electrolizador con un flujo de 0,64 kg/s, permitiendo que el estado de reserva térmica del electrolizador funcione durante 4,68 h. Además, los ingresos generados por el funcionamiento bimodal de producción de hidrógeno y reserva térmica superan la inversión en el subsistema de almacenamiento térmico, mostrando buena rentabilidad económica.

síntesis de amoníaco; amoníaco verde; electrolizador PEM; reserva térmica; aprovechamiento del calor residual; rendimiento dinámico; rentabilidad económica