Optimización tecnoeconómica comparativa de las configuraciones de microrredes mediante el almacenamiento híbrido de...

Área de la Ciencia:

• Sistemas de energía renovable
• Tecnologías de almacenamiento de energía
• Mitigación del cambio climático

Sus antecedentes:

• Imperativo global para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero y combatir el cambio climático.
• El papel fundamental del almacenamiento de energía en la mejora de la fiabilidad y la eficiencia de los sistemas de energía renovable.
• Necesidad de evaluar la viabilidad y la relación coste-beneficio de los sistemas de almacenamiento híbridos.

Objetivo del estudio:

• Diseñar y optimizar un sistema de energía híbrida totalmente sostenible para una microrred de energía 100% renovable.
• Investigar y comparar tres configuraciones distintas de sistemas de energía híbridos.
• Evaluar la viabilidad técnica y económica de estos sistemas para una comunidad industrial en Neom, Arabia Saudita.

Principales métodos:

• Simulación y optimización mediante el software HOMER.
• Evaluación de los aspectos técnicos y económicos, incluidos el coste neto actual (NPC) y el coste nivelado de la energía (LCOE).
• Análisis de tres configuraciones: sistema de almacenamiento de energía fotovoltaica/batería (BSS), sistema híbrido de energía fotovoltaica/turbina eólica (WT/BSS) y sistema integrado de energía fotovoltaica/WT/BSS/electrolizador/tanque de hidrógeno/celdas de combustible (FC).
• Análisis de sensibilidad sobre la disponibilidad de recursos renovables y parámetros económicos.

Principales resultados:

• La configuración PV / BSS es la más sostenible con cero emisiones (NPC: $ 2.42M, LCOE: $ 0.106 / kWh) pero tiene una menor confiabilidad.
• El sistema integrado PV / WT / BSS / Electrolizador / Tanque de hidrógeno / Célula de combustible ofrece una mayor fiabilidad energética (NPC: $ 2.30M, LCOE: $ 0.0968/kWh).
• El sistema híbrido fotovoltaico / WT / BSS presenta un costo más bajo (NPC: $ 2.11M, LCOE: $ 0.0968 / kWh) pero con una fiabilidad reducida en comparación con el sistema integrado.
• La energía excedente puede utilizarse para la producción de hidrógeno.

Conclusiones:

• La elección de la configuración del sistema energético híbrido implica una compensación entre la sostenibilidad, el coste y la fiabilidad.
• Los sistemas integrados con almacenamiento de hidrógeno demuestran un potencial significativo para mejorar la fiabilidad energética en las microrredes renovables.
• El análisis de sensibilidad destaca la variabilidad en el rendimiento del sistema basado en factores externos, enfatizando la necesidad de un diseño robusto.