Optimización de la capacidad instalada y operación de un sistema de riego híbrido fotovoltaico con almacenamiento hídrico

Abstract

El presente trabajo muestra una metodología para la optimización del diseño y operación de un sistema de energía híbrido que alimenta un sistema de riego multiestanque. Se propone la introducción de energía solar fotovoltaica a una red que inicialmente funciona con generación en base a combustible diésel en conjunto con la red eléctrica. El sistema de riego, al contar con almacenamiento de agua, permite utilizarlo para aprovechar al máximo la energía solar, con el fin de consumir menos energía desde el grupo electrógeno o desde la red. La introducción de energía solar a la red eléctrica que energiza el sistema de riego, tiene el potencial de reducir los costos y las emisiones de gases de efecto invernadero producto del uso de fuentes contaminantes de energía. Para optimizar el diseño del sistema híbrido se utiliza un criterio de minimización del costo actual a lo largo de la vida útil del proyecto. Dado que la demanda del sistema de riego posee una componente flexible, se obtiene de manera conjunta las capacidades instaladas y la operación óptima del sistema de riego a través de un problema de optimización. Se propone un controlador basado en reglas el cual simula la operación óptima del sistema de riego. Este permite una implementación simple y una reducción de costos un 5,6% menor que el caso óptimo. En conclusión, una operación óptima del sistema de riego con almacenamiento de agua es aquella que es capaz de aprovechar al máximo la generación solar, es decir, el agua se debe almacenar en lo posible durante las horas de sol. Este tipo de soluciones rebajan en más de un 20% los costos en sistemas con alta penetración de generación diésel, además de reducir en más de un 60% las emisiones de dióxido de carbono (CO2).