Desarrollo de modelo algorítmico para dimensionamiento y gestión técnico-económico óptimos de banco de baterías para clientes alimentados del sistema eléctrico chileno y/o fuentes de energía solares

Abstract

En esta Memoria para optar al título profesional de Ingeniero Civil Industrial de la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas de la Universidad de Chile, se explica la arquitectura y argumenta el desarrollo de un nuevo y sencillo algoritmo y modelo matemático para calcular el dimensionamiento óptimo de un banco de baterías (BESS), esto para cualquier tipo de cliente regulado del sector eléctrico chileno. Para funcionar, el algoritmo solo necesita tomar el perfil de consumo eléctrico del cliente, su tipo de Tarificación y un posible perfil de generación ERNC-Solar. Con los datos anteriores se llega a un resultado de dimensionamiento óptimo del cual nace un plan de gestión de funcionamiento del BESS en su vida útil. Además de este plan de gestión se entrega vital información de Utilidad económica y Ahorro asociado al BESS. El trabajo desarrollado por el Memorista se analizó con apoyo de profesionales del Centro de Energía, Centro de Investigación del Litio (CIL) y matemáticos de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Chile. El requerimiento de esta necesidad nace desde el mismo CIL, fue dentro del proyecto de baterías de Litio E-LiBatt, requieren el desarrollo de un modelo para dimensionar eficientemente el producto desarrollado y con ello, abrirlo finalmente al mercado. El Modelo diseñado se programó en una planilla de cálculo y los resultados encontrados en los diferentes casos de estudio entregan interesantes conclusiones. La primera, es que la entrada de la tecnología al mercado residencial aun depende del alto costo de la tecnología. Se calculó, que para una exitosa integración económica se necesitan precios un 50% de los actuales. La segunda conclusión muestra que, lo anterior, no es tan determinante en instalaciones comerciales o industriales, donde gestionar potencia logra entregar un beneficio económico suficiente para obtener utilidades positivas. Esto, queda fuertemente demostrado en el caso de estudio industrial en el sur del país, donde el altísimo costo de la potencia, permitiría a esta industria ahorrarse un 13% anual en cargo por potencia. Esto, con la integración inteligente de un BESS de ~ 4,5 [kWh]. Por correlación, el potencial beneficio económico de un BESS también depende, en nuestro país, de la ubicación geográfica del usuario. Una tercera conclusión, muestra que gestionar la demanda mayoritariamente en horas no punta es fundamental. Una cuarta y última conclusión, indica que demandas de potencia con alta varianza y concentradas en horas específicas, permiten mayores beneficios económicos que consumos constantes. Finalmente, la Herramienta desarrollada entrega un alto valor por su aporte al conocimiento tecnológico existente, al directo aporte económico mostrado a los usuarios, al indirecto aporte al sistema eléctrico y al medio ambiente por el uso eficiente de la energía. Es importante además mencionar que la lógica del Modelo puede ser utilizada con cualquier tipo de acumulador de energía electroquímico y entregando también una base para utilizarse con otros sistemas tarifarios. Se pretende que este desarrollo sea visto como una herramienta de eficiencia energética que además apoya la sustentabilidad de los usuarios y la integración de nuevas tecnologías.