Diseño de un sistema de almacenamiento de energía por aire comprimido anexo a un parque eólico instalable en Loja, Ecuador.

Abstract

La generación de energía eólica presenta una alta variabilidad debido a la incertidumbre de las condiciones ambientales, debiendo complementarse con sistemas de almacenamiento de energía para incrementar la fiabilidad y estabilidad de la red eléctrica. En Ecuador, la instalación de sistemas eólicos es prometedora. Sin embargo, actualmente no cuentan con sistemas de almacenamiento de energía. Por tanto, este proyecto plantea el diseño conceptual de una planta de almacenamiento de energía aire comprimido (CAES) anexo a un parque eólico ubicado en Loja, Ecuador. El desarrollo del proyecto se basó en la integración del simulador comercial modular de procesos, PRO/II, con un entorno de cómputo científico en el ecosistema Python, lo que permitió generar una curva de calibración basada en variables clave del proceso, el flujo de aire y la energía, tanto requerida como producida. Dicha integración facilitó el dimensionamiento y análisis de costos de la planta, así como la estimación de la exergía destruida asociada a los equipos, con el fin de validar el diseño propuesto. Considerando una potencia de generación eólica promedio sobre-producida de 28.02 MW, el diseño propuesto permite generar 33.34 MW y así compensar la producción demandada en horas pico. El análisis económico señala que el proyecto es rentable, debido a su capacidad de producir energía eléctrica a 11.39 ¢USD/kWh en un período de 20 años, con ganancias anuales de 10.54 MMUSD a un costo de venta de 15 ¢USD/kWh. Además, este marco de trabajo es aplicable para el dimensionamiento y la evaluación de casos de estudios similares.