Evaluación tecnoeconómica de la producción de hidrógeno verde usando sistemas fotovoltaicos fijos y con seguimiento: un análisis integrado PVsyst–MATLAB

La luz solar convertida en combustible limpio

Muchos países con abundante radiación buscan maneras de convertir esa luz en combustible limpio que pueda alimentar fábricas, camiones e incluso ciudades enteras sin emitir contaminación por carbono. Este estudio examina la mejor forma de usar paneles solares para producir hidrógeno verde, un combustible obtenido del agua mediante electricidad renovable. Al comparar dos métodos comunes de instalación de paneles —uno fijo y otro que sigue al sol— los investigadores muestran qué configuración entrega más hidrógeno y a menor coste para una región soleada como Kandahar, en Afganistán.

Dos maneras de capturar el sol

El núcleo del trabajo es una comparación directa entre dos sistemas solares que alimentan un dispositivo industrial llamado electrolizador, que separa el agua en hidrógeno y oxígeno. En un sistema, los paneles están fijos con una inclinación determinada. En el otro, los paneles se mueven sobre una estructura de doble eje para orientarse al sol durante el día. Ambos sistemas tienen la misma potencia pico, 10 kilovatios, y ambos envían su electricidad directamente a una unidad de hidrógeno que funciona únicamente cuando hay irradiación solar suficientemente alta. Esto hace que la comparación sea justa y realista para proyectos de hidrógeno verde autónomos y remotos que no cuentan con respaldo de la red eléctrica.

Gemelo digital de una planta solar de hidrógeno

Para entender el rendimiento en detalle, los autores construyen un gemelo digital de toda la cadena, desde la radiación hasta el hidrógeno. Usan una herramienta especializada de diseño solar para calcular cuánta electricidad produciría cada configuración en Kandahar, hora a hora a lo largo de un año completo, considerando niveles locales de irradiación, temperaturas y pérdidas del sistema. Esos perfiles de electricidad se trasladan a un segundo modelo en MATLAB, que convierte la energía en producción de hidrógeno y acumula costes a lo largo de la vida útil del equipo. Este enfoque combinado les permite seguir cómo las decisiones de diseño en el lado solar se reflejan en la producción de combustible, la eficiencia global y el coste por unidad de energía.

Más piezas móviles, mucha más energía

Las simulaciones muestran que, en un clima soleado, el seguimiento solar compensa con creces. Mientras que los paneles fijos producen alrededor de 11.253 kilovatios-hora de electricidad al año, el sistema con seguimiento alcanza aproximadamente 15.300 kilovatios-hora, un aumento del 36% para la misma potencia nominal. Los paneles móviles capturan radiación útil durante más horas al día tanto en invierno como en verano, por lo que mantienen el electrolizador funcionando más tiempo y de forma más estable. Como resultado, la producción anual de hidrógeno aumenta de alrededor de 240 kilogramos con paneles fijos a unos 320 kilogramos con seguidores, pese a que el sistema mecánico es algo más complejo y presenta pérdidas internas marginalmente superiores.

Comparación de costes y huellas de carbono

La maquinaria adicional encarece la construcción y el mantenimiento del sistema con seguimiento, pero la energía extra que aporta compensa esa inversión a lo largo del tiempo. Cuando se distribuyen todas las inversiones, el mantenimiento y las sustituciones a lo largo de la vida útil, el coste de la electricidad de los paneles fijos resulta de alrededor de 4,8 céntimos por kilovatio-hora, mientras que el seguimiento lo reduce hasta aproximadamente 3,6 céntimos. En cuanto al combustible, el coste del hidrógeno verde baja de unos 5,82 dólares por kilogramo con paneles fijos a cerca de 4,37 dólares por kilogramo con seguimiento. Debido a que el sistema con seguimiento genera más electricidad limpia, también evita más emisiones de carbono cada año, previniendo casi 5 toneladas métricas de dióxido de carbono frente a unas 3,6 toneladas métricas para la disposición fija.

Qué significa esto para las regiones soleadas

Para quienes se preguntan cómo almacenar la luz del sol y llevarla donde se necesite, este estudio ofrece un mensaje claro. En lugares con recursos solares fuertes y constantes, usar paneles solares con seguimiento para producir hidrógeno a partir del agua puede entregar más combustible a menor coste a largo plazo, además de reducir más la contaminación por carbono, que los sistemas de paneles fijos más simples pero de igual tamaño. Aunque los seguidores requieren mayor gasto inicial y un diseño más cuidadoso, su capacidad de seguir al sol aprovecha mejor cada metro cuadrado de terreno y cada dólar invertido. Para responsables políticos y planificadores en regiones soleadas en desarrollo, los resultados sugieren que campos solares móviles inteligentes emparejados con unidades de hidrógeno podrían convertirse en una columna vertebral práctica de los futuros sistemas energéticos limpios.

Cita: Irshad, A.S., Hilali, A., Ahmadullah, A.B. et al. Techno-economic benchmarking of green hydrogen production using fixed and tracking PV systems: a PVsyst–MATLAB integrated analysis. Sci Rep 16, 15620 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-46077-w

Palabras clave: hidrógeno verde, seguimiento solar, sistemas fotovoltaicos, economía energética, mitigación de CO2