Evaluación de la viabilidad y diseño técnico para la sinergia de un sistema fotovoltaico y gestión de la demanda en la optimización energética del edificio de la FICM, Universidad Técnica de Ambato
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Date
2026-07-08
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Publisher
Universidad Técnica de Ambato-Facultad de Ingeniería Civil y Mecánica-Carrera de Ingeniería Mecánica
Abstract
This research addresses energy optimization in the higher education sector, a highly relevant topic due to the severe electricity crisis and energy rationing currently facing Ecuador. The study focuses on the technical design and viability assessment of a 47.7 kWp photovoltaic microgrid with storage, coupled to the FICM building at the Technical University of Ambato. The scientific novelty and main proposal of this work lie in the conceptualization of a hybrid model capable of completely eradicating the need to activate the Perkins 1104A-44TG1 combustion generator—located adjacent to the classrooms—during low-water periods (estiaje). By delegating the electrical contingency to the lithium battery bank, the harmful mechanical impact caused by the thermal engine operating under low load is eliminated, and the local emission of noise and polluting gases is mitigated. Methodologically, the work began with a quantitative load diagnosis, recording a base consumption of 168.83 kWh/day, followed by detailed stochastic modeling in the specialized software PVsyst V8.1.1 using irradiation data from Meteonorm 8.2. The project aligns directly with the institutional research line of renewable energies, energy efficiency, and environmental sustainability. The proposal concludes with robust economic viability and financial engineering, backed by a Net Present Value (NPV) of $31,185.40 USD, an Internal Rate of Return (IRR) of 14.85%, and an optimized payback period of 6.5 years, while dually mitigating 22.42 tons of CO₂ annually
Description
Esta investigación aborda la optimización energética en el sector de la educación superior, un tema muy relevante debido a la grave crisis eléctrica y el racionamiento energético que actualmente enfrenta Ecuador. El estudio se centra en el diseño técnico y la evaluación de la viabilidad de una microrred fotovoltaica de 47,7 kWp con almacenamiento, acoplada al edificio FICM de la Universidad Técnica de Ambato. La novedad científica y la propuesta principal de este trabajo radican en la conceptualización de un modelo híbrido capaz de eliminar por completo la necesidad de activar el generador de combustión Perkins 1104A-44TG1—situado junto a las aulas—durante periodos de bajo nivel de agua (estiaje). Delegando la contingencia eléctrica en el banco de baterías de litio, se elimina el impacto mecánico dañino causado por el motor térmico funcionando bajo baja carga, y se mitiga la emisión local de ruido y gases contaminantes. Metodológicamente, el trabajo comenzó con un diagnóstico cuantitativo de carga, registrando un consumo base de 168,83 kWh/día, seguido de un modelado estocástico detallado en el software especializado PVsyst V8.1.1 utilizando datos de irradiación del Meteonorm 8.2. El proyecto se alinea directamente con la línea de investigación institucional de energías renovables, eficiencia energética y sostenibilidad ambiental. La propuesta concluye con una viabilidad económica sólida e ingeniería financiera, respaldada por un Valor Presente Neto (VAN) de 31.185,40 USD, una Tasa de Rentabilidad Interna (IRR) del 14,85% y un periodo de recuperación optimizado de 6,5 años, mitigando de forma dual 22,42 toneladas de CO₂ anuales.
Keywords
CARGA, DIAGNÓSTICO, ENERGÍA, ESTIAJE, SINERGIA
Citation
Universidad Técnica de Ambato-Facultad de Ingeniería Civil y Mecánica-Carrera de Ingeniería Mecánica