Sistema de almacenamiento con baterías (BESS) para mitigar el vertimiento de energía y evaluar el impacto en la rentabilidad de una granja solar

Abstract

El proyecto desarrolla el diseño básico de ingeniería de un sistema de almacenamiento de energía con baterías (BESS) para mitigar el vertimiento de energía en una planta solar fotovoltaica de 13,1 MWp ubicada en La Apartada, Córdoba, con una restricción de inyección de 6 MW en el punto de conexión. A partir de simulaciones en PV*SOL, se caracterizó el curtailment de la planta y se compararon escenarios de operación sin BESS y con BESS. La solución seleccionada fue el Sungrow PowerTitan 3.0 ST6900UX-4H, mediante una metodología multicriterio AHP-TOPSIS que evaluó criterios de inversión, operación, eficiencia, vida útil, área requerida y número de unidades. El diseño final contempla dos módulos BESS, cada uno con capacidad nominal de 6.904 kWh y potencia de 1.800 kVA, junto con transformadores de acoplamiento 690/800 V para integrarse con la infraestructura existente. Los resultados indican que el sistema permite recuperar el 71,1 % del curtailment anual y el 89,8 % de las pérdidas económicas asociadas, equivalentes a $936.593.903 COP. Además, la validación estadística mediante prueba t de Student confirmó que el sistema supera el umbral mínimo de mitigación diaria establecido. Sin embargo, aunque el diseño es técnicamente viable, el análisis financiero muestra que no resulta rentable bajo una tasa de descuento del 12 %, debido a un VPN negativo y una TIR de 4,75 %.

This project develops the basic engineering design of a Battery Energy Storage System (BESS) aimed at mitigating energy curtailment in a 13.1 MWp photovoltaic solar plant located in La Apartada, Córdoba, with a 6 MW export limitation at the point of connection. Based on PV*SOL simulations, the plant’s curtailment behavior was characterized and two operating scenarios were compared: one without storage and one with the BESS integrated. The selected solution was the Sungrow PowerTitan 3.0 ST6900UX-4H, chosen through an AHP-TOPSIS multicriteria methodology that evaluated investment, operation, efficiency, service life, required area, and number of units. The final design includes two BESS modules, each with a nominal capacity of 6,904 kWh and 1,800 kVA, along with 690/800 V coupling transformers to integrate the system with the existing infrastructure. The results show that the system can recover 71.1% of the annual curtailed energy and 89.8% of the associated economic losses, equivalent to COP $936,593,903. In addition, the statistical validation using a one-sample Student’s t-test confirmed that the system exceeds the minimum daily mitigation threshold established for the project. However, although the design is technically feasible, the financial analysis shows that it is not profitable under a 12% discount rate, due to a negative NPV and an IRR of 4.75%.