Sistema de gestión de energía para un sistema agrivoltaico en una plantación de cerezos

Abstract

La carrera por mitigar el cambio climático impulsa a muchos países a integrar energías renovables en sus matrices eléctricas. En Chile, el aumento en generación fotovoltaica duran- te la última década es notable, especialmente en la zona central, donde se utiliza terrenos agrícolas para la instalación de pequeños medios de generación distribuida. Esta competencia por el uso de suelo da lugar a los sistemas agrivoltaicos, que buscan la coexistencia de las actividades agrícolas con la generación fotovoltaica.

El presente trabajo tiene como objetivo diseñar un sistema de gestión de energía para un predio agrícola dedicado al cultivo de cerezos, que también incluye un packing en la misma ubicación. Este sistema optimiza los consumos energéticos y proporciona un control de se- guimiento para el sistema fotovoltaico, minimizando el efecto de la sombra sobre el huerto. El problema de optimización se aborda en dos etapas: una para el sistema de seguimiento fotovoltaico y otra para la optimización de los consumos y el uso de los equipos eléctricos. Los consumos y procesos agrícolas se caracterizan a partir de salidas a terreno tanto a un packing como a un huerto de cerezos. Para los parámetros relacionados al huerto, se utiliza información del predio de Noblefruit, donde se planifica una planta piloto de sistema agri- voltaico. Además del estudio del caso base, se analizan diversas sensibilidades en parámetros energéticos y agrícolas.

En cuanto a los resultados obtenidos, se diseña un sistema de control que disminuye el efecto de sombreado en las plantas del huerto, alcanzando un 78,9 % del día bajo condiciones de radiación adecuadas, más del doble de lo logrado con el seguimiento tradicional. Además, el sistema de seguimiento propuesto proporciona ahorros del 10,6 % en la energía utilizada para riego.

El EMS diseñado balancea consumos y generación, además de implementar técnicas de desplazamiento de cargas en los consumos que lo permiten. El costo operacional obtenido es de 246,24 MCLP para el caso base. De las sensibilidades se desprende que el DSM tiene poco efecto debido a la naturaleza esencialmente fija de los consumos estudiados. Por otro lado, el diésel se utiliza por sobre el BESS debido a su menor costo operativo. Respecto a la generación, el uso de un seguimiento que maximice la producción de energía aumenta la energía generada en un 26,8 %, reduciendo los costos operacionales en un 10,5 % aunque empeora las condiciones de radiación en el huerto de manera significativa. Finalmente, el número de árboles que se permite afectar por las sombras puede brindar o quitar flexibilidad al sistema de generación, subrayando la importancia de definir límites adecuados para cada cliente según sus objetivos específicos.