rentabilidad de sistemas fotovoltaicos con … · diapositiva 4 . simulacion de la rentabilidad...
TRANSCRIPT
Rentabilidad de sistemas fotovoltaicos con almacenamiento a
gran escala para la generación distribuida en Costa Rica
Tesis de maestría - Presentación de resultados
Kevin Reimers
Contenido
• Motivación
• Tecnologías de baterías
• Simulacion
• Resultados
• Perspectivas
Diapositiva 2
Motivación
• Alto nivel de los costos de electricidad en Costa Rica
• Alto precio de la maxima demana Attractividad de baterías
• Es rentable para las empresas en Costa Rica el instalar
sistemas fotovoltaicos con almacenamiento de energía?
• Elaboración de un programa para la simulación de la rentabilidad de sistemas fotovoltaicos
Fuente: http://www.siicecr.org
Diapositiva 3
Tecnologías de baterías
Las 4 tecnologías de baterías más aptas para la aplicación
Iónes de litio: - 42.4 % impuestos
Batería de flujo: - 14.1 % impuestos
Plomo y ácido: - 1 % impuestos
Sal fundida: - 14.1 % impuestos
• Precios dependen de muchos factores
Necesario considerar casos individuales
• Amplio rango de precios
Technology Price [USD]
Batería de flujo 358- 1,218
Iónes de litio 503- 1,499
Sal fundida 628- 1,857
Plomo y ácido 706- 2,233
Tabla 1: Precios considerando impuestos (Fuente: LAZARD)
Diapositiva 4
Simulacion de la rentabilidad
Cálculo de los flujos de cargas y costos vinculados cada 15 min por un año
Simulacion del rendimiento de la planta fotovoltaica
• Pronóstico del rendimiento con el programa “renewables.ninja”
• Uso de “renewable.ninja” para el cálculo de la inclinación y el ángulo de azimut óptimos
Azimut: 160°
Inclinación: 15°
• Aplicación de 3 escenarios (Bajo, Medio, Alto)
Diapositiva 5
Escenarios para los cálculos
Escenario Bajo Medio Alto
Factor de corrección 0.85 0.9 0.95
Decremento en el rendimiento [%]
0.5 0.3 0.1
Eficiencia inversor [%] 94 96 98
Eficiencia cableado [%] 97.5 98 98.5
Vida útil del inversor [a] 10 12 15
Incremento precio electricidad [%]
15 20 30
• Ren.Ninj sobreestima la producción factor de corrección • Contaminación y daño de la superficie • Eficiencia del sistema
• Garantía del inversor: 10 años
• Aumento del precio de electricidad por altos
gastos de ICE y otros operadores Cámara de Industrias: posible aumento hasta 25 % en los próximos años
Tabla 1: Determinación de escenarios
Diapositiva 6
Batería
Oferta de una batería
• Tecnología: Batería de flujo
• Proporción de energía almacenada a potencia
entregada esta 5:1
• Vida útil: 3000 ciclos (corresponde a 8.2 años)
• Capacidad de retención después de 8 años: 70 %
CAPEX [USD/kWh] 508
Eficiencia [%] 83
Costos de reemplazo [%] 35
Vida útil [a] 8
Diapositiva 7
Flujos de cargas
0,00
20,00
40,00
60,00
80,00
100,00
-1.000
-500
0
500
1.000
1.500
2.000
2.500
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
[%]
[kW
]
Hora del día
Demand from gridProductionConsumptionSOC
Planta fotovoltaica de 5 MW con batería de 1 MWh para un hotel Diapositiva 8
Cálculo de rentabilidad del sistema
Costos durante la operación
• O&M costs de la planta: 10 USD p.a.
• O&M costs de la batería: 4 USD p.a.
• Sustitución de la batería y los inversors
Asumiendo que:
• Inflación de 3 % p.a.
• Costos de capital: 11 %
Cálculo del NPV (net present value) a 25 años y cálculo de ganancias anuales
Diapositiva 9
Resultados- Caso de estudio
Diapositiva 10
0
2
4
6
8
10
12
14
16
1 2 3 4 5 6 7
Gan
anci
a an
ual
[%
]
Tamano de la planta fotovoltaica [MW]
Bajo
Medio
Alto
Caso de estudio: Diferentes tamaños de almacenamiento
Diapositiva 11
0
1
2
3
4
5
6
7
8
2 3 4 5 6 7
Gan
anci
a an
ual
[%
]
Tamaño de la planta fotovoltaica [MW]
1 MWh, medio
1.5 MWh, medio
2 MWh, medio
Caso de estudio: Diferentes tamaños de almacenamiento
-3
-1
1
3
5
7
9
11
2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 7
Gan
anci
a an
ual
[%
]
Tamaño de la planta fotovoltaica [MW]
1 MWh, bajo 1.5 MWh, bajo 2 MWh, bajo1 MWh, medio 1.5 MWh, medio 2 MWh, medio1 MWh, alto 1.5 MWh, alto 2 MWh, alto Diapositiva 12
Caso de estudio- Net Present Value
Diapositiva 13 -6
-4
-2
0
2
4
6
0 5 10 15 20 25N
PV
[M
io U
SD]
Ano de operación
NPV
• Planta fotov.: 3.5 MW
• Batería: 1.5 MWh
• Escenario: Medio
• Ganancia: 4.6 % p.a.
Escenario medio: 1.5 MWh almacenamiento
Diapositiva 14
-3
-2
-1
0
1
2
3
4
5
6
2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 7Gan
anci
a an
ual
[%
]
Tamaño de la planta fotovoltaica [MW]
ICE CNFL Coopeguanacaste
Simulacion con diferente perfil de carga
Diapositiva 15
• Rentabilidad del sistema fotovoltaica depende al perfil de carga
0
500
1.000
1.500
2.000
2.500
3.000
3.500
4.000
4.500
5.000
00:00 04:00 08:00 12:00 16:00 20:00 00:00
De
man
da
[kW
] Hora
Escenario: SLP, medio, 1.5 MWh almacenamiento
Diapositiva 16
0
1
2
3
4
5
6
7
3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 7,5 8
Gan
anci
a an
ual
[%
]
Tamaño de la planta fotovoltaica [MW]
Coopeguanacaste, T-IN Coopeguanacaste, T-MT ICE, T-MT
Perspectivas
Seguridad del abastecimiento y calidad de la energía eléctrica
• Reducción de costos para generadores
• Menos estrés para dispositivos electrónicos
Servicios de red
• Uso de los inversores, la batería y la planta fotovoltaica para mejorar la calidad de la energía
energética
• Marco legal necesario
Diapositiva 17