presentación examen de título
DESCRIPTION
PLATAFORMA DE APOYO PARA LA DECISIÓN DE IMPLEMENTAR SISTEMAS DE ENERGÍAS RENOVABLES NO CONVENCIONALES EN LA OPERACIÓN DE EQUIPOS DE RIEGO TECNIFICADOTRANSCRIPT
PLATAFORMA DE APOYO PARA LA DECISIÓN DE IMPLEMETAR SISTEMAS DE ENERGÍAS RENOVABLES NO
CONVENCIONALES EN LA OPERACIÓN DE EQUIPOS DE RIEGO TECNIFICADO
PROFESORA GUÍATania Fernández RubilarPROFESOR CO-GUÍAMarcelo Olivares AlvealPROFESOR INTEGRANTERodrigo Palma Behnke
ÁLVARO ISLA FIGUEROA
Santiago, diciembre de 2010
¿Por qué analizar la factibilidad de ERNC en sistemas de riego tecnificado?
72%
5%
23%
Distribución Superficie RegadaTotal 2.187.624 [ha]
Riego Gravitacional
Riego c/ Mecánica Mayor
Microriego
Fuente: INE. Censo Agropecuario2007Sector Silvoagropecuario:
• 4,2 % del PIB nacional al año 2009 (Banco central)
• 23,1 % de las exportaciones nacionales
Fuente: INE
Distribución Superficie Regada1.287.624 [ha]
¿Por qué analizar la factibilidad de ERNC en sistemas de riego tecnificado?
RIEGO TECNIFICADO+
ERNC¿ = ?
• Desarrollo Agrícola Sustentable• Aumento de superficie regada (zonas
extremas)• Colabora con políticas públicas
OBJETIVO GENERAL
Analizar, en forma preliminar, la factibilidad técnico-económica de utilizar generadores eléctricos basados en energía eólica, para la operación de sistemas de riego tecnificado, evaluando sus costos.
Desarrollo de una plataforma computacional
Identificar factores trascendentalespara la elaboración de futuros estudios
0 5 10 15 20-$ 100,000
-$ 50,000
$ 0
$ 50,000
$ 100,000
$ 150,000
$ 200,000
$ 250,000
Eólico (C)
Eólico (B)
R. Eléc. (A Base)
Diesel (A Base)
Eólico (A Base)
Superficie [ha]
VAN
x$1.
000
Variación de Inversión
Prueba de la herramienta que permita concluir respecto a la factibilidad.
Caracterización
Sistema de Riego Sistema de Generación
Demanda Oferta
Generador Regulador de carga
InversorBanco de Baterías
• Almacena energía de forma eléctrica.
• Se transforma corriente continua a corriente alterna.
• Elementos de control y regulación castigan la eficiencia.
SISTEMA DE GENERACIÓN (OFERTA)
Whisper 500
0:00 4:00 8:00 12:00 16:00 20:00 0:000
2,000
4,000
6,000
8,000
10,000
12,000
14,000 Potencia Generada [W]
0:00 4:00 8:00 12:00 16:00 20:00 0:000
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 Velocidad Viento [m/s]Faro Carranza02-12-2006
OFERTA
SISTEMAS DE RIEGO (DEMANDA)
B B
Captación Subterránea Bomba Estanque
Superficial Bomba Equipo de riego
1
B
Captación Subterránea Bomba Equipo de
riego
B
EstanqueSuperficial Bomba Equipo
de riegoCaptación Superficial
2
3
DEMANDA
Hg
B
Hs
Hf,Hv
HT
Q[m3/s]
H[m] = Hg + Hf + Hv + Hs + HT
0:00 4:00 8:00 12:00 16:00 20:00 0:000
2,000
4,000
6,000
8,000
10,000
12,000
14,000
SISTEMAS DE RIEGO
• Disponibilidad absoluta del recurso hídrico en la fuente.
• Demanda del cultivo tiene variación mensual.
• Único punto de operación dentro del mes para las bombas
• Selección de bomba para caudal máximo
NOV DIC ENE FEB
Q
H
QQmes
Hmes
0:00 4:00 8:00 12:00 16:00 20:00 0:000
2,000
4,000
6,000
8,000
10,000
12,000
14,000OfertaPOTENCIA [W]
0:00 4:00 8:00 12:00 16:00 20:00 0:000
2,000
4,000
6,000
8,000
10,000
12,000
14,000DemandaPOTENCIA [W]
Factibilidad Energética Factibilidad Económica
VAN - TIR
Entrada del Usuario•Variables Hidráulicas
•Variables Meteorológicas
•Variables Económicas
Base de datos
•Curva de generación
•Costos de inversión
•Marginalidad de los cultivos
Simulación
•Cálculo de energía generada y consumida
•Factibilidad Energética
Evaluación Económica
•Flujo de Caja
•VAN – TIR
•Factibilidad Económica
PLATAFORMACOMPUTACIONAL
PGENERADA PDEMANDADA∆E
∆t
SIMULACIÓNDIC ENE
día 1 día N∆t Tan pequeño como el intervalo del registro meteorológico
QE QS
∆V
Seguridad de Riego (SR): % mínimo de agua entregado al final del día.
Día de Falla: Día donde no se pudo entregar el mínimo de agua requerido (SR).
• Potencia Insuficiente
• Volumen de agua insuficiente (caso con estanque y captación subterránea)
Falla Continua (Ej: 10 días)
Falla Total (Ej: 25 días)
SIMULACIÓN
B
vi PGENERADAi
PGENERADAi
PCONSi
∆P
E. Generadai
E. Consumidai
E. No usadai
Agua Entregadai
Para todos los intervalos(i) del día
Final del Día
E. GeneradaE. ConsumidaE. No usadaAgua Entregada
EVALUACIÓN ECONÓMICA
• Evaluación considera marginalidad de los cultivos [± $/ha/año].
• Considera superficie plantada.
• Se seleccionan opciones factibles de la simulación.
• Comparación con Generador Diesel y Red Eléctrica
Definición de parámetros de entrada
CálculoFlujo de Caja
Valor ActualVANTIR
PRUEBAPLATAFORMA
Escenario 1 Escenario 2 Escenario 3 Escenario 4Superficie [ha] 1 5 10 20Caudal Máx. [m3/hr] 3,6 18,0 36,0 72,0H [m] 20 23 26 30Potencia [KW] 0,3 1,5 3,3 8,7
CONSIDERACIONESFallas Totales: 15 días
Fallas Continuas: 8 días
Periodo de simulación: Noviembre a Febrero.
Estación empleada: Faro Carranza
Tasa descuento: 12%
Periodo de Evaluación: 15 años.
Valor del Diesel: 1000 [$/l]
Tarifa Eléctrica BT1: 172 [$/KWh]
1 5 10 20 1 5 10 20
Red Eléc-trica
5489 47014 98495 197110
Eólico -13061 -23072 -11436 96042
Diesel 1483 21063 42645 47620
En. Cons [KWh]
758 3,349 6,875 17,869
-$ 25,000
$ 25,000
$ 75,000
$ 125,000
$ 175,000
758 3,349 6,875 17,869
VAN
[x$1
.000
] Energía Consumida [KWh]
Superficie [ha]
1 5 10 200%
20%
40%
60%
80%
100%
28% 22% 21% 23%
Energía Consumida Energía Generada
Superficie [ha]
ANÁLISIS DE SENSIBILIDAD
0 5 10 15 20-$ 100,000
-$ 50,000
$ 0
$ 50,000
$ 100,000
$ 150,000
$ 200,000
$ 250,000
Eólico (C)
Eólico (B)
R. Eléc. (A Base)
Diesel (A Base)
Eólico (A Base)
Superficie [ha]
VAN
x$1
.000
(B) Inversión de aerogeneradores aumenta 50%(C) Inversión de aerogeneradores disminuye 50%
Variación en inversión de aerogeneradores
(D) Ingresos aumentan 25%(E) Ingresos disminuyen 25%
Variación en Ingresos
0 5 10 15 20 25-$ 100,000
-$ 50,000
$ 0
$ 50,000
$ 100,000
$ 150,000
$ 200,000
$ 250,000
$ 300,000
$ 350,000
Eólico (D)
R. Eléc. (D)
Diesel (D)
R. Eléc. (A Base)
Diesel (A Base)
Eólico (A Base)
Superficie [ha]
VAN
x$1
.000
0 5 10 15 20 25-$ 100,000
-$ 50,000
$ 0
$ 50,000
$ 100,000
$ 150,000
$ 200,000
$ 250,000
$ 300,000
$ 350,000
Eólico E
R. Eléc. (E)
Diesel (E)
R. Eléc. (A Base)
Diesel (A Base)
Eólico (A Base)
Superficie [ha]
VAN
x$1
.000
(F) Subsidio Estatal de un 75%
Subsidio Estatal
0 5 10 15 20 25-$ 50,000
$ 0
$ 50,000
$ 100,000
$ 150,000
$ 200,000
$ 250,000Eólico (F)
R. Eléc. (A Base)
Diesel (A Base)
Eólico (A Base)
Superficie [ha]
VAN
x$1
.000
(G) Aumenta el costo de energía convencional un 50%(H) Disminuye el costo de convencional energía un 50%
Variación Costos de Energía Convencional
0 5 10 15 20 25-$ 100,000
-$ 50,000
$ 0
$ 50,000
$ 100,000
$ 150,000
$ 200,000
$ 250,000
R. Eléc. (G)
Diesel (G)
R. Eléc. (A Base)
Diesel (A Base)
Eólico (A Base)
Superficie [ha]
VAN
x$1
.000
0 5 10 15 20 25-$ 100,000
-$ 50,000
$ 0
$ 50,000
$ 100,000
$ 150,000
$ 200,000
$ 250,000
R. Eléc. (H)
Diesel (H)
R. Eléc. (A Base)
Diesel (A Base)
Eólico (A Base)
Superficie [ha]
VAN
x$1
.000
CONCLUSIONES
Mayor seguridad energética implica mayor inversión
Aerogeneradores aumentan su rentabilidad a mayor superficie plantada.
Conexión a la red eléctrica siempre es más rentable.
PRUEBA DE LA HERRAMIENTA
CONCLUSIONES
Rentabilidad del generador diesel es la más sensible a cambios económicos.
Sólo se aprovecha un 20% de la energía generada.
Mecanismos de incentivo estatales son indispensable(subsidios, beneficios tributarios)
PRUEBA DE LA HERRAMIENTA
CONCLUSIONES
En zonas extremas los aerogeneradores se hacen más atractivos.
Accesibilidad a registros meteorológicos dificulta la evaluación de proyectos.
Variabilidad temporal del viento es uno de los factores más influyentes.
GENERALES
0:00 4:00 8:00 12:00 16:00 20:00 0:000
2,000
4,000
6,000
8,000
10,000
12,000
14,000POTENCIA [W]
CONCLUSIONES
Alta inversión inicial se compensa con los nulos costos de operación.
Externalidades Positivas.
GENERALES
CONCLUSIONES
Se cuenta con una plataforma de apoyo para evaluación de proyectos eólicos.
Se identificaron los mayores beneficios, dificultades, variables trascendentales y otros alcances, para futuros términos de referencia de estudios.
GENERALES
TRABAJO PROPUESTO
Agregar simulación solar
Modelo de optimización:
• Incluya diversas fuentes de energía
• Permita definir la operación de las bombas
• Maximice el uso de energía generada
• Maximice la rentabilidad del proyecto
Referencias
• INE. (2007). Censo Agropecuario. Instituto Nacional de Estadísticas, Chile.
• B. Central (2010). Base de datos estadística
?