Análisis técnico y económico de un sistema híbrido de geotermia, energía eólica y solar: Estudio de viabilidad y optimización para una Posta Rural del Sur de Chile

Abstract

La presente memoria de título se enfoca en la Posta de Salud Rural (PSR) Alto Quilantahue, situada en Tirúa, Región del BíoBío, y tiene como objetivo principal estudiar técnica y económicamente un sistema hibridado de energías renovables que incluyen calefacción con geotermia, para la PSR Alto Quilantahue, agregando como variable la implementación de medidas de eficiencia energética (EE) y estableciendo los casos en que la propuesta sea viable económicamente. Además, se detecta que el edificio presenta problemas en su envolvente térmica y utiliza sistemas de calefacción a base de leña y gas licuado de petróleo (GLP), lo que tiene efectos perjudiciales en la salud de la comunidad. Para abordar estas preocupaciones, se llevaron a cabo nueve escenarios de estudio diferentes. El caso base representa la situación actual de la envolvente térmica, mientras que los otros escenarios consideran medidas de eficiencia energética (EE) y combinaciones de sistemas geotérmicos, fotovoltaicos y eólicos. Se recopilaron datos meteorológicos y se realizó un ajuste de distribución de Weibull para determinar la velocidad del viento más probable, lo que constituye la base para calcular el recurso solar y eólico disponible. Las cargas térmicas del edificio se calcularon tanto para el caso base como para los escenarios con EE, lo que resultó en un consumo eléctrico estimado de 42.678 kW y 24.863 kW, respectivamente. Con estos valores, se dimensionaron los sistemas geotérmicos, fotovoltaicos y eólicos en función de las necesidades del edificio. El análisis económico revela que algunos de los escenarios propuestos no son económicamente viables, ya que los costos asociados a la calefacción geotérmica superan los ahorros en emisiones de carbono y los ingresos por la generación fotovoltaica o eólica. Sin embargo, otros escenarios, en particular los que involucran sistemas fotovoltaicos o eólicos junto con medidas de EE, son económicamente viables y pueden financiar la mejora de la envolvente térmica del edificio. Esto también acorta significativamente el período de retorno de la inversión, pasando de 13 a 9 años. Se demuestra que la combinación de fuentes de energía renovable, como la generación fotovoltaica y eólica, junto con medidas de eficiencia energética, puede ser una solución y económicamente viable. Esto no solo tiene un impacto positivo en la salud de la comunidad, sino que también puede resultar en beneficios económicos a largo plazo y una reducción en las emisiones de carbono.