Viabilidad técnica y económica de la implementación de sistemas híbridos para la generación de Energía Eléctrica en zonas no interconectadas

Abstract

El objetivo de este proyecto es evaluar la viabilidad técnico-financiera de los sistemas híbridos de generación de energía eléctrica, aprovechando el potencial de los recursos solar, biomasa y viento. Para lograrlo, se llevaron a cabo estudios exhaustivos de caracterización de cada uno de estos recursos. En el caso del recurso solar, se utilizaron estaciones meteorológicas para recopilar datos precisos de radiación solar y temperatura ambiente. Además, se utilizaron modelos de simulación numérica, como el modelo de Weibull, que tuvo en cuenta datos históricos de viento y la topografía local para estimar la distribución de probabilidad del viento en la ubicación del sistema, proporcionando una evaluación precisa del recurso eólico. Para evaluar el recurso de biomasa, se realizó un análisis detallado de la disponibilidad y calidad de los materiales orgánicos utilizados, como residuos agrícolas, forestales o de procesos industriales. Estos estudios de caracterización proporcionaron información crucial para determinar la viabilidad técnica y financiera de los sistemas híbridos de generación de energía eléctrica, permitiendo. tomar decisiones fundamentadas en la implementación del proyecto. Con el fin de asegurar un suministro de energía eléctrica constante, se planteó la implementación de paneles solares, un aerogenerador, un banco de baterías y un generador diésel. Estos componentes trabajando en conjunto permitirán garantizar un servicio continuo de generación de energía. El sistema híbrido fue modelado en MATLAB para evaluar su viabilidad técnico-financiera en 5 escenarios de operación, tomando como base el costo nivelado de la energía. En el modelo de generación fotovoltaica se consideró el modelo de eficiencia del panel, teniendo en cuenta las condiciones climáticas del lugar, los datos técnicos de los módulos solares y la irradiación en un plano inclinado. Por otro lado, el modelo del aerogenerador se basó en el modelo desarrollado por Pallabazer y en la distribución de probabilidad de Weibull. Para el generador diésel, se empleó un modelo que tuvo en cuenta el consumo de combustible por hora, dependiendo de la potencia generada. Finalmente, el modelo de las baterías determinó la energía de carga y descarga en cada hora, estableciendo límites de carga máxima y mínima. Estos modelos permitieron realizar una evaluación integral del sistema y su comportamiento en diferentes escenarios, considerando aspectos técnicos y financieros. Se llevaron a cabo simulaciones para evaluar 5 escenarios posibles de combinación de tecnologías, calculando el costo nivelado de la energía para cada fuente de generación. Los resultados revelaron que el escenario de paneles solares junto con un banco de baterías de litio presentó el costo nivelado más bajo, con un valor de 0.548 USD/kWh. Por otro lado, el escenario que combinaba paneles solares, aerogenerador y generador diésel mostró el mayor costo de generación, con un valor de 3.89 USD/kWh. Estos hallazgos proporcionan información clave para la toma de decisiones en cuanto a la selección de la combinación tecnológica más rentable y eficiente desde el punto de vista económico.