Análisis tecno-económico de una microrred solar para el abastecimiento energético a vivienda.

Abstract

En este Trabajo de Fin de Grado se ha llevado a cabo en primer lugar un estudio bibliográfico de la problemática energética mundial dado el contexto histórico mundial en el que nos encontramos, y de la tecnología y políticas de autoconsumo en España. A continuación, se ha realizado un estudio tecno-económico de una microrred solar con almacenamiento para el abastecimiento de una vivienda unifamiliar. Esta microrred está compuesta por una instalación fotovoltaica de autoconsumo con almacenamiento con baterías de plomo para cubrir la demanda eléctrica de la vivienda; y por una instalación de energía solar térmica para cubrir la demanda de agua caliente sanitaria (ACS). Para ello, se han utilizado unos modelos en la herramienta Matlab-Simulink desarrollados por el grupo de termotecnia de la Escuela Superior de Ingeniería de Sevilla, dentro de las actividades del laboratorio HyLab [1]. Así, se han empleado dichos modelos para simular el comportamiento de la microrred durante un año en 4 localidades distintas de España con diferentes características climatológicas: Santa Cruz de Tenerife, Santiago de Compostela, Sevilla y Madrid. Tras realizar las simulaciones, se han analizado los resultados obtenidos para ver cómo varían los parámetros de la instalación (el SOC de las baterías, la potencia de los paneles fotovoltaicos, las temperaturas del tanque de agua…) y cómo afecta el clima en la cantidad de energía producida y los excedentes generados por la microrred. Después de esto, se ha realizado un estudio económico para calcular los flujos de caja y obtener los períodos de amortización y los beneficios que se obtienen en cada caso. Asimismo, se ha realizado una comparación económica del caso en que la vivienda disponga de la microrred (con y sin venta de excedentes) con el caso en el que la vivienda tuviese que consumir todo de red, viendo así el ahorro que se obtiene a final de mes en el recibo de la luz con el uso de la microrred.

In the first place, due to the world historical context in which we find ourselves, in this project it has been carried out a bibliographical study of the current world energy crisis and of the photovoltaic technology and policies for self-consumption in Spain. After this, a techno-economic study of a solar microgrid with storage for the demand of a single-family household has been carried out. This microgrid is integrated of a self-consumption photovoltaic installation with storage with lead batteries to cover the electricity demand; and of a solar thermal energy installation to cover the demand for domestic hot water (DHW). For this, some models have been used with the Matlab-Simulink tool. This tool was developed by the ‘termotecnia’ group of the ‘Escuela Superior de Ingeniería’ of Sevilla, within the activities of the HyLab laboratory [1]. Thus, these models have been used in order to simulate the behaviour of the microgrid during a year in 4 different locations with different climatological characteristics in Spain: Santa Cruz de Tenerife, Santiago de Compostela, Sevilla and Madrid. After the performance of the simulations, the results obtained have been analysed in order to study how the parameters of the installation change (the state of charge of the batteries, the power of the photovoltaic panels, the temperatures of the water tank…) and how the climate affects the amount of energy that it is produced, and the surplus energy that is generated by the microgrid. Finally, an economic study has been carried out to calculate the cash flows and obtain the amortization periods and the benefits obtained for each case. Furthermore, an economic comparison has been made of the case in which the household has the microgrid (with and without sale of the surplus energy generated) with the case in which the household has to take all the energy from the grid. This way, we can see the savings obtained at the end of the month on the electricity bill with the use of the presented microgri