Estudio de viabilidad técnica y económica de un sistema fotovoltaico autónomo en las instalaciones de la UCSP

Abstract

Este trabajo presenta un estudio de viabilidad técnico-económica para la implementación de un sistema fotovoltaico (FV) de tipo aislado/autónomo, el cual suministrará energía eléctrica dentro del Campus de la Universidad Católica San Pablo (UCSP). El sistema pretende generar energía eléctrica para 24 dispositivos de uso cotidiano (laptops, celulares y tablets) y 6 luminarias LED, donde el periodo de funcionamiento diario estimado es de 10 y 4.25 horas respectivamente. La tecnología de sistemas FV es conocida y utilizada alrededor del mundo. En Perú es aplicada como parte del Plan Nacional de Electrificación Rural (PNER) y para la creación de plantas solares fotovoltaicas que contribuyen al Sistema Eléctrico Interconectado Nacional (SEIN). Aun cuando se cuenta con altos índices de radiación solar en diferentes sectores del país, son muy pocos los casos en los cuales se ha aplicado para instalaciones eléctricas en zonas urbanas e industriales. Dentro de las razones principales está la elevada inversión necesaria y el desconocimiento de su potencialidad. Sumado a esto, no existe una legislación que permita la implementación de sistemas conectados a red, lo cual hace que se requiera utilizar baterías, incrementado la inversión. Se tiene en cuenta la realidad de otros países, en donde la tecnología fotovoltaica tiene su mayor lugar de aplicación en la zona urbana y donde las condiciones meteorológicas (principalmente niveles de radiación solar y horas de sol disponibles) no son necesariamente favorables, comparadas a las que se cuenta en la ciudad de Arequipa. El estudio determinó que las características y condiciones del lugar permiten un aprovechamiento de 7 horas de radiación solar libre de sombras. El mes crítico para el dimensionamiento es junio con 5.45 HSP. Para un consumo diario de 22 614.9 Wh se requieren 28 paneles de 255 Wp, 2 inversores de 1200W, 2 controladores de carga de 100 A y 24 baterías de 200 Ah/12V para 1.2 días de autonomía. El voltaje de sistema seleccionado es 3 de 48. Se considera un 20.67% de pérdidas por temperatura, orientación e inclinación en el generador y una eficiencia mínima estimada de 74.35% desde el controlador hacia las cargas. Se ha comprobado el funcionamiento y confiabilidad de un sistema fotovoltaico autónomo operando bajo condiciones similares. Se ha estimado una inversión inicial de USD 26 344.80 para implementar el sistema, sin embargo, se requieren hacer sustituciones de componentes para asegurar el funcionamiento a lo largo de 25 años. El costo por kWh obtenido es de USD 0.262 teniendo en cuenta el consumo uniforme anual. Sin embargo, si se tiene en cuenta la capacidad total del sistema se obtiene un costo de USD 0.198 por kWh.