Estudio de factibilidad técnico y económico de sistemas fotovoltaicos autónomos con diferentes tecnologías de almacenamiento

Abstract

Este estudio presenta un análisis técnico-económico comparativo de sistemas fotovoltaicos autónomos, evaluando dos configuraciones con tecnologías de almacenamiento distintas: ácido- plomo y litio-ferrofosfato. Se seleccionaron estas tecnologías por ser las más utilizadas actualmente en los sistemas fotovoltaicos autónomos, y se eligieron marcas con presencia nacional (Trojan y Epcom) para garantizar representatividad y disponibilidad. La demanda energética del sistema se estimó utilizando datos de consumo promedio por hogar a nivel nacional proporcionados por la CONUEE. Además, se realizó un levantamiento de cargas mediante el análisis de potencias nominales de los principales electrodomésticos, apoyado en el Manual de Vivienda Sustentable de CONAVI, y se consideraron también perfiles de consumo generados en HOMER Pro, lo que permitió seleccionar un perfil de carga realista para zonas rurales. Las características técnicas de cada componente fueron analizadas rigurosamente para obtener parámetros clave que sirvieron como base para su dimensionado y posterior simulación. Para la estimación de costos, se recurrió a la última actualización del monitor de precios en generación distribuida de Asolmex, el cual proporciona precios capitales de componentes ya instalados. Dado que el monitor está orientado a sistemas conectados a la red, se consideraron únicamente los costos de paneles solares y del equipo BOS, excluyendo el apartado de inversor. En su lugar, se seleccionó un inversor autónomo adecuado para sistemas aislados. Asimismo, como el monitor no contempla baterías, se realizó una búsqueda en línea de proveedores nacionales para comparar precios y obtener un costo promedio representativo para cada tecnología de almacenamiento. La simulación se llevó a cabo en el software previamente mencionado, utilizando el modelo BaPSI para optimización de configuraciones. Se evaluaron dos escenarios: uno con configuración inicial sin optimización y otro con ajustes técnicos que activan el optimizador del sistema. El análisis incluyó métricas de rendimiento de las baterías como profundidad de descarga, eficiencia de carga/descarga, ciclos útiles y degradación anual, lo que permitió establecer comparaciones precisas entre ambas tecnologías. Los resultados energéticos mostraron que el sistema con baterías de litio-ferrofosfato presentó menores pérdidas energéticas, requirió un menor número de unidades, permitió una descarga completa y mantuvo una autonomía comparable respecto al sistema con baterías de ácido-plomo. Desde el punto de vista económico, el sistema con baterías de litio presentó un costo total y un costo anualizado considerablemente menores, así como un costo nivelado de energía más competitivo, lo que evidencia una ventaja financiera significativa a largo plazo. Se concluye que la transición hacia sistemas de almacenamiento en litio, especialmente en configuraciones de mayor voltaje, representa una mejora sustancial en sostenibilidad, rendimiento técnico y viabilidad económica. Los resultados obtenidos respaldan esta afirmación tanto en términos energéticos como financieros. Se recomienda continuar con estudios sobre estrategias híbridas de respaldo, análisis de sensibilidad ante variaciones en el precio del litio y migración hacia arquitecturas de mayor voltaje para mejorar la eficiencia y reducir la complejidad del sistema. Estos hallazgos se alinean con los objetivos nacionales de transición energética y electrificación rural.