Análisis de los efectos resultantes por la integración de una nueva planta de energía solar fotovoltaica a la red de distribución de Cocorí y la adquisición de un sistema de almacenamiento de energía para la gestión de la inyección de potencia

Abstract

Para el presente estudio se llevó a cabo un análisis de los efectos que pueden resultar de la integración de una planta de energía solar fotovoltaica al circuito de Cocorí que opera en la ciudad de Cartago. Además, se consideró añadir un sistema de almacenamiento de energía con el fin de gestionar la inyección de esa energía al sistema, para cubrir la demanda en las horas en las que se presenta su punto máximo y analizar su efecto sobre la red. Para examinar los efectos resultantes de la integración de la planta de energía solar fotovoltaica y un sistema de almacenamiento de energía electroquímico, se hizo una simulación de la red de Cocorí con herramientas de modelado y simulación usando ETAP®. El objetivo de esas simulaciones fue obtener los perfiles de tensión y demanda del sistema para su posterior análisis. Las simulaciones contemplaron tres casos de análisis. El primero consistió en simular la operación normal del circuito actualmente, con el propósito de obtener un punto de comparación, respecto a la implementación de la planta y el sistema de almacenamiento de energía. En el segundo caso, se simuló el comportamiento de la red, integrando la planta de generación de energía fotovoltaica. En el tercer caso, se analizó la integración de la granja solar y el sistema de almacenamiento en conjunto. Las simulaciones se realizaron con el módulo de análisis de flujo de potencia en el dominio del tiempo. Un equipo de JASEC brindó datos de una semana de alto consumo por parte de los abonados del circuito Cocorí. Estos perfiles de consumo se adjuntaron al modelo de la red en ETAP® para tener los perfiles de demanda a lo largo de una semana de análisis. Por otro lado, se determinaron los perfiles de generación de la planta mediante el uso del software PVsyst y se propone un ciclo de carga y descarga del sistema de almacenamiento de energía. Por último, se llevó a cabo un análisis financiero sobre la integración de estos elementos, el cual contempla las ganancias y costos que se producen de integrar únicamente la planta de energía solar y de agregar la planta de energía solar en conjunto con el sistema de almacenamiento de energía electroquímico. Este análisis financiero propone, a su vez, un enfoque de rentabilidad para la toma de decisiones gerenciales. Los resultados del estudio revelaron que el circuito de Cocorí no presenta problemas en los perfiles de tensión, en ninguno de los tres casos de análisis. Sin embargo, este circuito no cuenta con perfiles de consumo lo suficientemente elevados para absorber la potencia brindada por la planta de generación de energía solar fotovoltaica propuesta. Por otro lado, también se concluyó que la integración de la granja solar resulta rentable; no obstante, al integrar tanto la planta como el sistema de almacenamiento de energía en conjunto el proyecto no es rentable. En general, este estudio destaca las consideraciones técnicas y financieras de la integración de una planta de energía solar y un sistema de almacenamiento de energía en el circuito de Cocorí, proporcionando información para futuros procesos de toma de decisiones.This study examines the effects of integrating a photovoltaic solar power plant into the Cocorí circuit and explores the addition of an energy storage system for managing energy injection and analyzing its impact on the network. Using ETAP ® simulation tools, the Cocorí network is modeled and simulated to obtain voltage and demand profiles for analysis. The simulations consider three cases. The first case simulates the circuit’s current operation as a baseline for comparison. The second case integrates the photovoltaic power plant, and the third case examines the integration of the solar farm and storage system together. Time domain power flow analysis is performed during the simulations. Consumption profiles provided by the JASEC team for a high-demand week in the Cocorí circuit are incorporated into the ETAP ® network model. Generation profiles from the plant are determined using PVsyst software, and a charge-discharge cycle is proposed for the energy storage system. A financial analysis is conducted to assess the integration of these elements, considering the profits and costs associated with integrating only the solar power plant and both the plant and the energy storage system. The analysis focuses on profitability for managerial decision making. The study’s results indicate that the Cocorí circuit does not experience voltage profile issues in any of the three cases. However, the circuit’s consumption profiles are insufficient to absorb the power generated by the proposed solar photovoltaic plant. Furthermore, while integrating the solar farm alone proves profitable, the project does not yield profitability when integrating both the plant and the energy storage system. Overall, this study highlights the technical and financial considerations of integrating a solar power plant and energy storage system into the Cocorí circuit, providing insights for future decision-making processes.