Diseño, evaluación técnica y económica de un sistema solar fotovoltaico conectado a la red de 60.0 kW, ubicado en la sede Ayabacas de la Universidad Nacional de Juliaca

Abstract

El proyecto de investigación actual se centra en proponer un diseño técnico, evaluación económica y ambiental de un sistema fotovoltaico conectado a la red de 60.0 kW. Este sistema se proyectó en la cubierta de la planta superior del Instituto de Energías Renovables y Eficiencia Energética, en la sede Ayabacas de la Universidad Nacional de Juliaca. La metodología empleada es propia, tomando en cuenta las consideraciones más relevantes del Instituto para la Diversificación y Ahorro de Energía (IDAE). En términos de proyección, se determinó utilizar 136 módulos fotovoltaicos de tipo monocristalinos con una potencia máxima de 630 W y una eficiencia del 22.54%, 2 inversores trifásicos de 33.0 kW AC, 2 controladores smart energy manager de 50.0 kW, entre otros materiales esenciales. Para llevar a cabo un diseño correcto, se realizó una evaluación exhaustiva que incluyó la determinación de la demanda eléctrica del usuario, recopilación de datos de irradiancia e irradiación solar, determinación de pérdidas del sistema fotovoltaico, dimensionamiento fotovoltaico, correcciones de potencia, tensión y corriente del módulo fotovoltaico, entre otros aspectos. Según los cálculos realizados, la energía generada del sistema fotovoltaico cuenta con un valor de 168.77 MWh/año, del mismo modo la potencia generada alcanza un indicador de 23.81 MW/año. Para comprobar la efectividad de los cálculos realizados, se realizó una simulación con el software Helioscope, en la que el resultado contó con una producción energética de 172.40 MWh/año. El costo total proyectado tiene un monto de S/ 487,686.39, y un cronograma de ejecución programado en 60 días calendarios. En cuanto a la evaluación económica, se utilizó una tasa de descuento del 12%, en la que se obtuvo las estimaciones del valor actual neto (VAN) con un valor de S/ 407,938.93, una tasa interna de retorno (TIR) del 24% y un periodo de recuperación de la inversión (PRI) de 4.07 años. Finalmente, en el análisis ambiental, se usó los factores de emisión de CO₂ por kWh de energía generada por centrales térmicas que funcionan a carbón, petróleo, gas natural, ciclo combinado, biogás y biomasa, en la que se obtuvo resultados que cuentan con un valor mínimo de 8.94 Tn de CO₂/kWh/año y un valor máximo de 67.51 Tn de CO₂/kWh/año que se dejará de emitir si el sistema fotovoltaico conectado a la red de 60.0 kW se pone en funcionamiento.