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Análisis de prefactibilidad técnica y económica para un sistema hibrido de energía renovable para la sede P
dc.contributor.advisor | Solis Chaves, Juan Sebastián | |
dc.contributor.author | Guevara Umaña, Andres Ricardo | |
dc.date.accessioned | 2021-03-24T02:50:11Z | |
dc.date.available | 2021-03-24T02:50:11Z | |
dc.date.issued | 2021 | |
dc.identifier.uri | https://repositorio.ecci.edu.co/handle/001/933 | |
dc.description.abstract | En este trabajo, los sistemas de Energía Renovable del programa System Advisor Model -SAM, permiten configurar los diferentes parámetros de los sistemas de generación basados en fuentes renovables y afinar las diferentes simulaciones hasta conseguir un resultado muy cercano a la realidad, haciendo posible vincular información real (como curvas de carga, cantidad de recurso renovable disponible y precio de los componentes, como mínimo) que ayuden con el cálculo de la energía generada por el Proyecto, para el primer año y los 25 subsiguientes, así como los costos asociados a ´el (costo de paneles solares, generadores eólicos, instalación, mano de obra, etc), además de los ahorros generados tanto en energía como en dinero (dejado de pagar a la empresa de energía) e información relacionada con la amortización de la deuda. El primer proyecto es llamado SFV Bta Comercial que simula el sistema fotovoltaico de la sede P, considerando las siguientes características, a saber: “Ubicación y Recurso”, “Modulo, Inversor”, “Diseño del Sistema, “Tiempo de Vida”, “Almacenamiento en Baterías”, “Costos del Sistema, Parámetros Financieros, Incentivos, Tarifas de Electricidad y Carga Eléctrica. El segundo proyecto simulado, dentro del mismo archivo de SAM para la sede P de la ECCI, es llamado WES Bta Comercial y simula un parque eólico para emplazar en la terraza del edificio. En ´el se encuentran los menús del “Recurso eólico”, el “Diseño de la Turbina” y del” Parque Eólico”, la estimación del “Tiempo de Vida” y los “Costos del Sistema”, además de los “Parámetros Financieros”, los “Incentivos Fiscales”, las “Tarifas de Electricidad” y nuevamente, la Carga Eléctrica. Adicionalmente se considera un sistema de almacenamiento de baterías, para completar la configuración del sistema híbrido. Este proyecto se enfoca en explicar con claridad los ´ítem técnicos y económicos de la Simulación para conseguir dar respuesta a la prefactibilidad de un proyecto como este. | |
dc.description.abstract | In this work, the Renewable Energy systems of the System Advisor Model -SAM program allow configuring the different parameters of generation systems based on renewable sources and fine-tuning the different simulations until a result is very close to reality, making it pos- sible to link information real (such as load curves, amount of renewable resource available and price of the components, as a minimum) that help with the calculation of the energy generated by the Project, for the first year and the following 25, as well as the costs associa- ted with it (cost of solar panels, wind generators, installation, labor, etc.), in addition to the savings generated both in energy and money (no longer paid to the energy company) and information related to the repayment of the debt. The first project is called SFV Bta Co- mercial that simulates the photovoltaic system of headquarters P, considering the following characteristics, namely: ”Location and Resource”, ”Module, Inverter”, ”System Design,”Life Time ”,”Battery Storage ”,”System Costs, Financial Parameters, Incentives, Electricity Ra- tes and Electric Charging. The second simulated project, within the same SAM file for ECCI headquarters P, is called WES Bta Comercial and simulates a wind farm to be located on the building’s terrace. In it are the menus of the ”Wind Resource”, the ”Turbine Design.and the ”Wind Farm”, the estimation of the ”Life Time.and the ”System Costs”, as well as the ”Financial Parameters”, the ”Tax Incentives”, the .Electricity Rates.and again, the Electric Charge. Additionally, a battery storage system is considered to complete the configuration of the hybrid system. This project focuses on clearly explaining the technical and economic items of the Simulation in order to respond to the pre-feasibility of a project like this. | |
dc.description.tableofcontents | 1 Introducción y Objetivo de Investigación 1 1.1 OBJETIVOS 3 1.1.1 Objetivo general 3 1.1.2 Objetivos específicos 3 1.1.3 Tipo de Investigación 4 2 Estimación de Consumos de Potencia y Energía para las Sedes de la Universidad ECCI 5 2.1 Carga Eléctrica 6 2.1.1 Calculo para el mes de junio del 2017 6 2.1.2 Calculo para el año 2017 7 2.2 Caracterización y Emplazamiento de los Sistemas de Generación Renovables 8 2.2.1 Sistema Solar Fotovoltaico y Banco de Baterías 9 2.2.2 Sistema Eólico de Eje Vertical 11 3 Caracterización del Sistema de Energía Eólica en SAM 13 3.1 Turbinas Eólicas de Eje Vertical 13 3.2 Eficiencia de una Turbina Eólica 17 3.2.1 Potencia Mecánica extraída del Viento 17 3.2.2 Ecuación del Rotor 18 3.2.3 Limite de Betz 19 3.3 Recurso Eólico para la Ciudad de Bogotá 19 3.3.1 Distribución Weibull para la Velocidad del Viento 20 3.3.2 Parámetros de la Turbina Eólica 21 3.3.3 Características de la Turbina Eólica Seleccionada en SAM 22 3.3.4 Configuración del Parque Eólico en la Sede P 23 4 Configuración del Sistema Solar Fotovoltaico (SFV) 26 4.1 La Radiación Solar y el Espectro Electromagnético 26 4.1.1 Espectro Electromagnético 26 4.1.2 La Radiación Solar y sus Principales Tipos 28 4.2 Caracterización del Radiación Solar para la Ciudad de Bogotá 29 4.2.1 Base de Datos de Radiación Solar de NREL 30 4.2.2 Estimación Satelital de la Radiación Solar para Bogotá en el año 2017 30 4.3 Modelo de la Celda Solar Fotovoltaica 31 4.4 Los Sistemas de Generación Solar FV 33 4.4.1 Módulos Solares FV 33 4.4.2 Inversores de CA 34 4.4.3 Baterías 36 4.5 Caracterización del Módulo SFV, del Inversor y Dimensionamiento del Sistema SFV 36 4.5.1 Módulo SFV Seleccionado 36 4.5.2 Inversor de CA Seleccionado 37 4.5.3 Caracterización del Sistema SFV en la Sede P 38 5 Configuración del Banco de Baterías 40 5.1 Bancos de baterías para el Sistema SFV 40 5.1.1 Generalidades 40 5.1.2 Función del Banco de Baterías SFV 42 5.2 Dimensionamiento del Banco de Baterías para el Sistema Hibrido de Energía Renovable 43 5.2.1 Banco de Baterías 44 5.2.2 Ciclos de Carga y Descarga de la Batería 44 5.2.3 Despacho de la Energía Almacenada en las Baterías 46 6 Análisis de Costos para los Sistemas Eólico, SFV y de BESS 48 6.1 Modelo de Costos para Turbinas en Tierra 48 6.1.1 Costo de la Turbina 51 6.1.2 Balance de Costos del Sistema 51 6.1.3 Capacidad Del Parque Eólico 51 6.1.4 Costo Total Instalado 52 6.1.5 Costos De Operación y Mantenimiento (O&M) 52 6.2 Costos Del Sistema Solar Fotovoltaico 53 6.2.1 Costos Directos de Capital 54 6.2.2 Costo Directo Total 55 6.2.3 Costos Indirectos de Capital 55 6.2.4 Costo Total de la Instalación 57 Contenido XVII 6.2.5 Costos de Operación y Mantenimiento (O&M) 57 6.3 Costos del Sistema de Almacenamiento por medio de Baterías 58 6.3.1 Sistema de Costos Eólico y Solar 60 7 Resultados de la Simulación en SAM 63 7.1 Resultados Energéticos 63 7.1.1 Sistema SFV 63 7.1.2 Sistema de Almacenamiento de Baterías 68 7.1.3 Sistema Eólico de Eje Vertical 71 7.1.4 Sistema de Energía Solar 72 7.1.5 Producción Total De Energía del Sistema Hibrido de la Sede P 78 7.2 Resultados Económicos 79 7.2.1 Sistema Eólico 79 7.2.2 Sistema SFV y Baterías 81 8 Conclusiones y Trabajo Futuro 83 8.1 Conclusiones 83 8.2 Trabajos Futuros 85 | |
dc.format.extent | 110 p. | spa |
dc.format.mimetype | application/pdf | spa |
dc.language.iso | spa | spa |
dc.rights | Derechos Reservados - Universidad ECCI, 2021 | |
dc.title | Análisis de prefactibilidad técnica y económica para un sistema hibrido de energía renovable para la sede P | |
dc.type | Trabajo de grado - Maestría | spa |
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dc.rights.accessrights | info:eu-repo/semantics/openAccess | spa |
dc.subject.proposal | Baterías | |
dc.subject.proposal | Battery | eng |
dc.subject.proposal | Energía Renovable | |
dc.subject.proposal | Renewable Energy | eng |
dc.subject.proposal | Hybrid Renewable Energy Systems | eng |
dc.subject.proposal | Sistemas Híbridos de Energía | |
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dc.description.degreelevel | Maestría | spa |
dc.description.degreename | Maestría en Ingeniería | spa |
dc.publisher.faculty | Posgrado | spa |
dc.publisher.program | Magíster en Ingeniero en | spa |
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dc.rights.coar | http://purl.org/coar/access_right/c_abf2 | spa |
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