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 CO? 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 CO?/kWh/año y un valor máximo de 67.51 Tn de CO?/kWh/año que se dejará de emitir si el sistema fotovoltaico conectado a la red de 60.0 kW se pone en funcionamiento.