Evaluación técnico económica de un sistema integrado multi energía para suministrar energía eléctrica al fundo Vásquez – Collique – Pucalá

Abstract

La presente investigación tiene como objetivo evaluar técnica y económicamente un sistema integrado multi-energía para el suministro eléctrico del fundo Vásquez, ubicado en Collique – Pucalá, ante la limitada confiabilidad del suministro convencional basado en red rural y generación diésel. El estudio se desarrolló bajo un enfoque aplicado y un diseño no experimental, considerando el análisis de la demanda energética, los recursos renovables disponibles y la selección tecnológica mediante matriz morfológica con ponderación. Se determinó una demanda de 48,10 kWh/día, equivalente a 17 556,5 kWh/año, con predominio de cargas de bombeo agrícola. A partir de la evaluación de alternativas, se seleccionó un sistema híbrido solar– eólico con almacenamiento en baterías y respaldo diésel, por presentar el mejor desempeño técnico en términos de eficiencia, confiabilidad y adaptación a la radiación solar promedio de 5,22 kWh/m2/día y velocidades de viento de 4,4 m/s. El sistema propuesto incluye un campo fotovoltaico de 10,35 kWp, un aerogenerador de 5 kW, un banco de baterías de 67,2 kWh y un inversor híbrido de 12 kW, logrando una generación estimada de 49,89 kWh/día, suficiente para cubrir la demanda energética. La evaluación económica evidenció una inversión de S/ 202 816,47, un ahorro anual de S/ 24 503,00, un periodo de recuperación de 8,28 años, un VAN de S/ 5 796,49 y una TIR de 10,4%. Se concluye que el sistema propuesto es técnica y económicamente viable, contribuyendo a mejorar la continuidad operativa y la sostenibilidad energética del fundo.

The aim of this research was to technically and economically evaluate an integrated multi-energy system for the electricity supply of the Vásquez farm, located in Collique – Pucalá, due to the limited reliability of the conventional supply based on rural grid connection and diesel generation. The study was developed under an applied approach and a non-experimental design, considering the analysis of energy demand, available renewable resources, and technology selection through a weighted morphological matrix. An energy demand of 48,10 kWh/day, equivalent to 17 556,5 kWh/year, was determined, with agricultural pumping loads as the main consumption component. Based on the evaluation of alternatives, a hybrid solar-wind system with battery storage and diesel backup was selected, since it showed the best technical performance in terms of efficiency, reliability, and adaptation to the available renewable resources, with an average solar radiation of 5,22 kWh/m2/day and wind speeds of 4,4 m/s. The proposed system includes a 10,35 kWp photovoltaic array, a 5 kW wind turbine, a 67,2 kWh battery bank, and a 12 kW hybrid inverter, achieving an estimated generation of 49,89 kWh/day, enough to meet the energy demand. The economic evaluation showed an investment cost of S/ 202 816,47, annual savings of S/ 24 503,00, a payback period of 8,28 years, a net present value of S/ 5 796,49, and an internal rate of return of 10,4%. It is concluded that the proposed system is technically and economically feasible, contributing to improved operational continuity and energy sustainability of the farm.