OPTIMIZACIÓN DEL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA PARA INTEGRACION FOTOVOLTAICA EN DOMICILIOS UTILIZANDO MATLAB
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Date
2022-10-05
Authors
Journal Title
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Volume Title
Publisher
Universidad Tecnica de Ambato,Magister en Energías Renovables
Abstract
Currently, the use of photovoltaic solar energy has increased significantly worldwide,
as it is considered clean, inexhaustible, and environmentally friendly. Furthermore, it
drastically reduces the environmental impact of CO2 emissions by a total of 840 (kg
CO2) per year. In fact, photovoltaic systems can be of two types: off-grid when it is
difficult to access the electrical distribution system and grid-connected when it can
provide or receive energy from the electrical system.
This project focuses on off-grid systems and proposes control strategies for optimizing
battery bank energy storage. Therefore, the following scenarios were considered in a
Matlab simulation: a photovoltaic system without optimization, the oversizing of a
photovoltaic system, a photovoltaic system with demand management, a photovoltaic
system with auxiliary generation, and a hybrid system (photovoltaic - auxiliary
generator) with demand management.
The most representative findings indicate that the use of a hybrid system allows
recovering the battery state of charge (SOC) by 1.8% per day, satisfying the needs of
the users and including shading conditions in its analysis. Additionally, a levelized
cost of energy (LCOE) analysis was performed for each scenario mentioned, for which the hybrid system presents a LCOE of 44.1 (cUSD/kWh). This means that the
application of a hybrid system is feasible in homes that do not have access to the
distribution network.
Finally, the result of this analysis contributes to the implementation of hybrid systems
in off-grid systems. In addition, it contributes to homes connected to the grid to drive
photovoltaic energy to reduce the environmental impact produced by the CO2
footprint and the load on the distribution system.
Description
Actualmente el uso de la energía solar fotovoltaica se ha incrementado significativa a
nivel mundial, al ser considerada limpia, inagotable y amigable con el medio ambiente.
Además, reduce drásticamente el impacto ambiental por emisiones de CO2 en un total
de 840 (kg CO2) anuales. De hecho, los sistemas fotovoltaicos pueden ser de dos tipos:
aislados a la red cuando es difícil acceder al sistema eléctrico de distribución y con
conexión a la red cuando puede aportar o recibir energía del sistema eléctrico.
El presente proyecto se enfoca en sistemas aislados a la red eléctrica y propone
estrategias de control para la optimización del almacenamiento de energía en banco de
baterías. Por lo tanto, se plantearon los siguientes escenarios en una simulación
realizada en Matlab: un sistema fotovoltaico sin optimización, el
sobredimensionamiento de un sistema fotovoltaico, un sistema fotovoltaico con
gestión de demanda, sistema fotovoltaico con generación auxiliar, y sistema híbrido
(fotovoltaico – generador auxiliar) con gestión de demanda.
Los hallazgos más representativos indican que el uso de un sistema híbrido permite
recuperar el estado de carga de baterías (SOC) un 1.8% diario, satisfaciendo las xi
necesidades de los usuarios e incluyendo condiciones de sombra en su análisis.
Adicionalmente, se realizó un análisis de costo nivelado de energía (LCOE) para cada
escenario mencionado, para lo cual el sistema híbrido presenta un LCOE de 44.1
(cUSD/kWh). Eso significa que la aplicación de un sistema híbrido es viable en
viviendas que no tienen acceso a la red eléctrica de distribución.
Finalmente, el resultado de este análisis aporta a la implementación de sistemas
híbridos en sistemas aislados a la red eléctrica de distribución. Además, contribuye a
que los domicilios conectados a la red eléctrica impulsen la energía fotovoltaica a fin
de reducir el impacto ambiental producido por la huella de CO2 y la carga del sistema
de distribución.
Keywords
BATERÍA, COSTO, DEMANDA, EMISIONES