Modelamiento y Simulación de una Propuesta de Distrito Térmico para el Campus de la Universidad Señor de Sipán

Abstract

En el presente trabajo de investigación, se realizó un diseño paramétrico de un distrito térmico híbrido para el campus de la Universidad Señor de Sipán, Chiclayo, Perú, utilizando métodos de inteligencia artificial. El sistema estaría compuesto por una red de paneles solares convencionales, turbinas eólicas, baterías, y una red de paneles solares transparentes (ventanas solares), una novedosa tecnología fotovoltaica. Para establecer la necesidad de la institución en términos de energía, se obtuvo la demanda de energía durante un periodo de 8760 horas (1 año). Adicionalmente, se obtuvieron datos de los recursos renovables a aprovechar, tales como la velocidad del viento y la irradiación solar, también recogidos durante el periodo de 1 año. Posteriormente, se realizó el diseño de configuración del sistema híbrido, el cual consistió de los equipos previamente mencionados, un inversor para convertir la energía DC generada por los equipos en energía AC, y una carga de desecho (dump load), la cual fue utilizada para evitar que la sobrecarga de las baterías. Cada sistema de generación y almacenamiento de energía fue modelado en términos de trabajo (energía transferida o absorbida) por unidad de tiempo (potencia instantánea). Habiendo obtenido los modelos, se calcularon también los costos de ciclo de vida de los sistemas (LCC por sus siglas en inglés), y se procedió a realizar un diseño paramétrico del sistema en base al número de paneles solares, ventanas solares, turbinas eólicas y baterías. El método utilizado para el diseño paramétrico fue una técnica de inteligencia artificial denominada Optimización por Enjambre de Partículas (PSO por sus siglas en inglés). Finalmente, se construyó un modelo del sistema en MATLAB Simulink para evaluar su desempeño en la generación y abastecimiento de energía. Los resultados fueron satisfactorios con una pérdida de suministro de potencia del 12.93 %, variable que indicó que el sistema puede abastecer casi totalmente la potencia de demanda que le sería asignada, además de un costo de ciclo de vida de $5,763,619.82