Estados Unidos (EP), 19 de Noviembre 2020. Científicos de la India han propuesto un modelo para diseñar un sistema de energía híbrido, fuera de la red, basado en una combinación de energía solar, eólica, biomasa, biogás y pila de combustible, vinculada al almacenamiento, para electrificar un grupo de tres aldeas en el estado indio de Karnataka. El modelo se implementa a través del software HOMER y un algoritmo genético.

Un grupo de científicos de la Universidad Tecnológica Jawaharlal Nehru de la India y la Escuela Superior de Ingeniería y Tecnología Sri Venkateswara de Anantapur ha creado un modelo para encontrar la mejor combinación de fuentes de energía renovable para el despliegue de proyectos de energía aislados en las zonas rurales.

Propusieron, en particular, la modelización de un sistema de energía híbrido aislado basado en una combinación de energía solar, eólica, de biomasa, de biogás y de pilas de combustible, vinculada al almacenamiento, para electrificar un grupo de tres aldeas del estado indio de Karnataka. Su objetivo era encontrar la mejor solución técnica que también pudiera ofrecer el menor costo total del sistema neto preestablecido (TNPC) y el menor costo de la energía (COE).

El sistema híbrido de energía renovable fue diseñado en muchas configuraciones diferentes a través del software HOMER desarrollado por el Laboratorio Nacional de Energía Renovable de los Estados Unidos (NREL). “El análisis de simulación elige la mejor planificación dinámica y un diseño de sistema que es una función de la demanda eléctrica”, especificaron los académicos. “HOMER también realiza el coste total del sistema híbrido, y determina el coste de capital, el coste de reposición, el coste de O&M, el coste del combustible y así sucesivamente.”

Además, utilizaron un algoritmo genético (GA) desarrollado en el software Matlab para evaluar los problemas de optimización basados en las restricciones. Este tipo de algoritmo se utiliza generalmente para encontrar soluciones a los problemas de optimización o de búsqueda por medio de la evolución simulada.

Los resultados de estos dos métodos se compararon con cuatro configuraciones diferentes de parámetros de tamaño y costo.

La primera configuración está formada por un sistema fotovoltaico de 100 kW, una pila de combustible de 57 kW, un generador de energía de biogás de 60 kW, una planta de biomasa de 50 kW, 50 turbinas de viento y una batería. Su producción anual de energía se estima en 328.266 kWh y la disponibilidad de energía excedente se indica en alrededor del 6,07%. La segunda solución es la misma que la primera, pero sin la batería. Su generación anual de energía es de 396.121 kWh y la disponibilidad del exceso de energía es del 4,86%.

La tercera opción tiene la misma configuración que la primera, pero sin la pila de combustible. Su generación anual esperada es de 277.092 kWh y la disponibilidad de energía excedente es del 20,65%. El cuarto y último diseño se basa únicamente en sistemas fotovoltaicos, biogás, biomasa y generadores de turbinas eólicas del mismo tamaño y sin batería ni pila de combustible. Se prevé una generación de energía anual de 276.755 kWh y la disponibilidad de energía excedente es del 33,53%.

La primera configuración se consideró la solución óptima. “Al comparar las cuatro combinaciones del sistema híbrido de energía renovable usando HOMER y GA, la optimización basada en GA es más rentable que el sistema HOMER con menor COE, 0,163 $/kWh y 0% de carga no cubierta”, declaró el grupo indio. “El sistema basado en GA tiene más penetración fotovoltaica y menos emisiones de CO2 que el sistema HOMER”.

Se realizó un análisis de sensibilidad en esta solución para evaluar los cambios en la velocidad anual del viento y los precios del combustible de biomasa y los resultados mostraron que el sistema es particularmente sensible a las fluctuaciones de los precios de la biomasa.

El modelo se describe en el documento “Modelling and optimization of an off-grid hybrid renewable energy system for electrification in a rural area”, publicado en Energy Reports.

Fuente Energy Reports