Proyecto de Graduación
Enfoque basado en el coste actual neto para optimizar la capacidad nominal dc de un sistema fotovoltaico de autoconsumo sin almacenamiento usando labview
Autor
José Francisco Deras Pérez
Resumen
El dimensionamiento de un sistema fotovoltaico (FV) constituye una de las etapas más importantes en su diseño, ya que la elección del tamaño adecuado es clave para reducir los costos asociados durante su vida útil. Con el objetivo de optimizar la capacidad nominal DC de un sistema FV de autoconsumo sin almacenamiento y con conexión a la red eléctrica, en esta investigación se creó un programa con LabVIEW para minimizar su coste actual neto. El programa toma como entradas principales un perfil de carga anual y datos de irradiancia solar de un lugar (ambos en intervalos de una hora), y determina la capacidad nominal DC óptima para el sistema FV como salida. Para ello, el programa grafica el coste actual neto del sistema FV en función de su capacidad nominal DC. El valor mínimo obtenido de esta curva es el criterio utilizado para la elección de la capacidad nominal DC óptima. El programa fue aplicado en San Pedro Sula, Cortés, Honduras, Honduras para ilustrar su funcionamiento. Se consideraron tres escenarios; en el primero, los excedentes de energía FV inyectados a la red de distribución eran desperdiciados; en el segundo, fue contemplado un esquema de facturación neta, y en el último, un esquema de balance neto. Estos últimos dos escenarios fueron seleccionados para generar una disminución en el coste actual neto de un sistema FV, en comparación con el primer escenario. Los resultados demostraron que una disminución en el coste actual neto de un sistema FV de autoconsumo produce un aumento en la capacidad nominal DC óptima calculada por el programa. De esta manera fue comprobado que el programa optimiza la capacidad nominal DC adecuadamente. Además se graficaron las curvas de autoconsumo y autosuficiencia, también en función de la capacidad nominal DC. Fue concluido que la curva de autoconsumo es decreciente a medida aumenta la capacidad nominal DC de un sistema FV. Por el contrario, la curva de autosuficiencia es creciente bajo esa misma condición, hasta llegar al punto donde la producción de energía FV no puede igualar el consumo de una carga sin el uso de sistemas de almacenamiento de energía. The sizing of a photovoltaic (PV) system constitutes one of the most important stages in its design, since choosing the right size is key to reducing the associated costs during its useful life. With the aim of optimizing the DC nominal capacity of a self-consumption PV system without storage and with connection to the electricity grid, in this research a program was created with LabVIEW to minimize its net current cost. The program takes as its main inputs an annual load profile and solar irradiance data for a location (both at one-hour intervals), and determines the optimal DC rating for the PV system as the output. To do this, the program graphs the net current cost of the PV system based on its nominal DC capacity. The minimum value obtained from this curve is the criterion used to choose the optimal DC nominal capacity. The program was applied in San Pedro Sula, Cortés, Honduras, Honduras to illustrate its operation. Three scenarios were considered; in the first, the surplus PV energy injected into the distribution network was wasted; in the second, a net invoicing scheme was contemplated, and in the last, a net balance scheme. These last two scenarios were selected to generate a decrease in the net current cost of a PV system, compared to the first scenario. The results showed that a decrease in the net current cost of a self-consumption PV system produces an increase in the optimal DC nominal capacity calculated by the program. In this way it was verified that the program optimizes the DC nominal capacity adequately. In addition, the self-consumption and self-sufficiency curves were plotted, also as a function of the DC nominal capacity. It was concluded that the self-consumption curve decreases as the nominal DC capacity of a PV system increases. On the contrary, the self-sufficiency curve is increasing under that same condition, until reaching the point where the PV energy production cannot equal the consumption of a load without the use of energy storage systems.