Diseño de un sistema de generación eléctrica aislado para suministrar con energía eléctrica al CC.PP. Grama Dulce, Olmos - Lambayeque

Abstract

El estudio que se presenta a continuación se encuentra contextualizado en la creación de una Microred Híbrida que combina energías eólica y solar, con el propósito de proporcionar un suministro de energía eléctrica al Centro Poblado conocido como Grama Dulce, que se sitúa en el distrito de Olmos, dentro de la provincia de Lambayeque. Este proyecto ha sido desarrollado a través de una serie de exhaustivos estudios realizados en el campo. La razón principal que me llevó a llevar a cabo esta investigación radica en que el Centro Poblado Grama Dulce carece actualmente de un servicio de energía eléctrica adecuado. Ante esta situación, tomé la firme decisión de ofrecer mi ayuda a los habitantes de la localidad, con el objetivo de contribuir a la mejora de su calidad de vida de manera significativa. Los enfoques que empleamos en nuestro proceso de investigación se basan en el método deductivo, el cual permite llegar a conclusiones finales a partir de un conjunto de afirmaciones iniciales que se conocen como premisas. Este método se caracteriza por la idea de que se procede de una comprensión general para luego llegar a conclusiones más específicas y particulares sobre el tema en estudio. Con la finalidad de aprovechar los recursos renovables disponibles, se desarrollará un diseño innovador de una Microred que combinará tanto la energía eólica como la energía solar en la generación de electricidad. Las conclusiones que se han obtenido a partir del análisis realizado en esta investigación son las siguientes: se ha determinado que el Centro Poblado Grama Dulce tiene un requerimiento energético diario de 19,32 kW-h/día, mientras que la potencia necesaria para satisfacer esta demanda se estima en 4,024 kilovatios (kW). En cuanto a los recursos renovables disponibles en la zona, se ha encontrado que la radiación solar promedio es de 3,48 kilovatios hora por metro cuadrado (kW-

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h/m2 ), y que la velocidad del viento promedio es de 4,86 metros por segundo (m/s). Para abordar las necesidades energéticas del Centro Poblado Grama Dulce, se ha diseñado un sistema híbrido que contará con los siguientes componentes: un aerogenerador modelo ENAIR 70 PRO que tiene una capacidad de 5 kW, un total de 36 cuadros fotovoltaicos de la marca SIMAX con una potencia de 190 vatios pico (Wp) cada uno, además de 12 baterías de la marca Rolls con una capacidad de 503 amperios hora (Ah). También se incluirá un alternador de la marca VICTRON ENERGY con una capacidad de 5 kW para asegurar la correcta conversión de la energía. Finalmente, el presupuesto necesario para implementar esta Microred Híbrida Eólica Solar asciende a un monto que se especificará en soles (S/). El valor corresponde a una cifra específica, y se destaca que el costo teórico asociado a la generación de energía eléctrica asciende a S/.255 877,42. Se obtuvo un valor actual neto (VAN) de S/. 41 143,41, como resultado de realizar una evaluación económica que abarcó un período de 20 años, donde la cifra inicial se estableció en 0,12, acompañado de una Tasa Interna de Retorno que se sitúa en un 14 por ciento.

The study presented below is contextualized within the creation of a Hybrid Microgrid that combines wind and solar energy, with the purpose of providing an electrical power supply to the Grama Dulce Population Center, located in the Olmos district, within the province of Lambayeque. This project has been developed through a series of exhaustive field studies. The main reason that led me to carry out this research is that the Grama Dulce Population Center currently lacks adequate electrical power service. Faced with this situation, I made the firm decision to offer my help to the local inhabitants, with the goal of significantly contributing to improving their quality of life. The approaches we employ in our research process are based on the deductive method, which allows us to reach final conclusions from a set of initial statements known as premises. This method is characterized by the idea that we proceed from a general understanding to then arrive at more specific and particular conclusions about the topic under study. In order to take advantage of available renewable resources, an innovative microgrid design will be developed that will combine both wind and solar energy to generate electricity. The conclusions drawn from the analysis conducted in this research are as follows: it has been determined that the Grama Dulce Population Center has a daily energy requirement of 19.32 kilowatt-hours per day (kW-h/day), while the power needed to meet this demand is estimated at 4,024 kilowatts (kW). Regarding the renewable resources available in the area, it has been found that the average solar radiation is 3.48 kilowatt-hours per square meter (kW-h/m2), and the average wind speed is 4.86 meters per second (m/s). To address the energy needs of the Grama Dulce Population Center, a hybrid system has been designed that will include the following

9 components: an ENAIR 70 PRO wind turbine with a capacity of 5 kW, a total of 36 SIMAX photovoltaic panels with a power of 190 watts peak (Wp) each, in addition to 12 Rolls brand batteries with a capacity of 503 amp-hours (Ah). A VICTRON ENERGY brand alternator with a capacity of 5 kW will also be included to ensure proper energy conversion. Finally, the budget required to implement this Wind Solar Hybrid Microgrid amounts to an amount that will be specified in soles (S/). The aforementioned value of 255,877.42 corresponds to a specific figure, and it is highlighted that the theoretical cost associated with the generation of electrical energy amounts to S/. A net present value (NPV) of S/ was obtained as a result of a 20-year economic evaluation, with the initial figure set at 0.12. A total amount of S/41,143.41, accompanied by an Internal Rate of Return of 14 percent.