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

Muchas gracias!