Metodología de dimensionamiento de sistema fotovoltaico autónomo vía modelado y simulación computacional

Abstract

Sistema Fotovoltaico Autónomo (SFVA) es un conjunto de elementos necesarios para proveer electricidad a una carga aislada de la red de suministro eléctrico, mediante uso de la radiación solar como recurso energético exclusivo. El SFVA basa su operación en el panel fotovoltaico, dispositivo fotosensible que apoyado en el fenómeno conocido como "efecto fotovoltaico" transforma la radiación solar incidente sobre él en electricidad. Además, el SFVA requiere un sistema de almacenamiento de energía, en general un banco de baterías, para cubrir la demanda energética en horarios nocturnos y en periodos de baja radiación solar. La viabilidad económica de los SFVA está sujeta a la determinación de configuraciones apropiadas, en términos de capacidad de generación y almacenamiento, que satisfagan la demanda al mínimo costo mientras se cumple un determinado nivel de confiabilidad. A este procedimiento se lo denomina dimensionamiento de un SFVA. En la bibliografía se hace referencia a varios métodos de dimensionamiento que, según su precisión y complejidad, pueden ser clasificados como: métodos simplificados o intuitivos, analíticos y numéricos; de acuerdo con su precisión y complejidad. En este trabajo se propone un método de dimensionamiento en base a simulacióncomputacional del balance energético de un SFVA con perfil de carga horaria CC, utilizando series históricas de datos meteorológicos e índice "Loss of Power Supply Probability" o LPSP como criterio de dimensionamiento. Se da especial énfasis al modelado de componentes básicos y su integración en un SFVA a través de ecuaciones de balance de potencia. Se desarrolla un algoritmo de construcción del espacio de diseño utilizando curvas de isoconfiabilidad estimadas mediante simulación de diferentes configuraciones de cantidad de paneles fotovoltaicos y baterías. Los resultados muestran la existencia de una significativa reducción de los requerimientos en capacidad de generación y acumulación cuando son comparados con el método de dimensionamiento intuitivo desarrollado por Sandia Labs.