Diseño de un sistema de energía solar fotovoltaico para la reducción de la huella de carbono, en la generación eléctrica de zonas no interconectadas. Caso de estudio Bocas del Pauto Casanare (2023)
La finalidad de este documento fue realizar el diseño de un sistema solar fotovoltaico como una alternativa de generación eléctrica para sustituir las plantas eléctricas diésel en las zonas no interconectadas en Colombia, siendo Bocas del Pauto en Trinidad, Casanare el sitio de estudio. Para lograr este diseño se realizó inicialmente el cálculo y caracterización de la demanda energética requerida, que permitiera suministrar 24 horas de servicio eléctrico continuo por cada una de las 178 viviendas que existen en este sitio. Con esta información se plantearon los escenarios posibles de sustitución tanto off-grid como on-grid, teniendo en cuenta el factor financiero y la huella de carbono emitida por cada solución individual (fotovoltaica, diésel) o por su hibridación. Después de realizados los cálculos y la simulación en el software de Pvsyst, se obtuvo como resultado que el sistema fotovoltaico off-grid por vivienda requiere de 8 paneles solares de 310 Wp, un regulador MPPT 150/60 de 48V, un inversor de 2,7 kW de 48V y 8 baterías de 12V con capacidad de 234 Ah cada una (autonomía de 2 días). El costo total de este arreglo fotovoltaico es de $70.381.077 COP con un margen del 15%. Con respecto a la simulación on-grid se contemplaron 3 escenarios de sustitución (100%, 70% y 30%) teniendo en cuenta un horario de 7:00 am a 5:00 pm (presencia de sol), de lo que se dedujo que la opción viable financiera y ambientalmente es la de sustitución 100%, es decir, el sistema on-grid suple la demanda requerida en el día, y en la noche entra en funcionamiento el generador diésel, lo que permite así un servicio eléctrico continuo. Según la simulación realizada en Pvsyst, el arreglo on-grid requiere de 9 paneles de 310 Wp y un inversor de 2,7 kW, que, de acuerdo al presupuesto hecho, su costo total es de $20.430.812 COP con un margen del 15%. Los otros dos escenarios planteados requieren de 3 paneles solares con potencia de 310 Wp y 490 Wp respectivamente, y sus costos de implementación están por debajo de los $12.000.000 COP. Finalmente, se concluyó que la opción viable financiera y ambientalmente para satisfacer la demanda energética y potencia requerida (2 kW) por los usuarios de Bocas del Pauto, es el diseño híbrido de un SSFV on-grid con capacidad de un 100% durante las horas de sol (7:00 am a 5:00 pm), y en la noche de 05:00 pm a 10:00 pm el generador diésel funcionaria a su capacidad del 100%, y a partir de las 10:00 hasta las 07:00 am del siguiente día trabajaría a una capacidad del 25%. Para una implementación en los 178 hogares de este corregimiento, se necesita una inversión de $3.636.684.536 COP sin IVA, que incluye transporte, instalación, accesorios entre otros, sin incluir el costo a pagar por el combustible diésel necesario para la noche. Con la configuración anterior, se logró una reducción del 99% de la huella de carbono generada por el consumo eléctrico y del 69% referente al consumo de combustible. Siendo la emisión total del sistema híbrido (consumo eléctrico y combustible) de 3,13 tCO2e/año por hogar.