ESTUDIO DE LA UTILIZACIÓN DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS PARA APLICACIONES DE REFRIGERACIÓN

Abstract

Today Chile is living a process of change abuout energy, where the renewable energies are takingan important part of the process. That’s why look for new applications of the tecnologies is achallenge for the researchers of the field and appears the idea of cooling with solar resources.To determinate wich one is the best option of solar cooling, a state of the art was realized. Wherethe tecnologies were separate in two groups depending of how the solar radiation is turn into usefulenergy for the cooling process. Those groups are the systems that use termal energy and the otherfor systems that use electricity.In the group of electricity systems, can be found the mechanical compression cycles y and thethermoelectric Peltier cycle. While in the other group should be found adsorption cycles, absorptioncycles and evaporative cooling by dessicant.After analyze everyone of those cycles about their performans and development. The two bestoptions are mechanical compression cycle and absorption cycles. However in evaluating of theenergy production for the cooling cycle, it means solar thermal and solar photovoltaic, the bestoption for solar cooling is de mechanical compression cycle, because the photovoltaic tecnology istoo much developed and a big part of the actual cooling systems use mechanical compression cyclesbut with the network power, so it is easier to connect the systems.Accordingly with what was said and determined the best tecnology, some important aspect aboutphotovoltaic energie will give and then a real evaluation with real values of demand will be doneusing as case study, the plant of packaging and cooling Bonaterra S.A. located in Rengo. That plantprocess pomaceous and pits.To do the evaluation, the first step was get the demand of the plant to recognize the energyrequirements of the cooling process. After that, the total PV panels was calculated, considering theavailable surface in the roof of the cooling chambers to know the capacity of the plant to generatehis own energy. The result was a power generation capacity of 278 [kWp].After obtain the energy load of the cooling process, it was found to be seasonal. That means thatwill be seasons where the plant will have excess of energy, so two options of energy injections wereevaluated. Those options are Net Billing conection and PMGD conection (Small Medium ofDistributed Generation).With the two options of energy injection, the CAPEX and OPEX were determinated and then a cashflow was realized. The time of the evaluation was 25 years and the rate of return used was 10%.With those parameters, the results were that with Net Billing injection, the net present value (NPV)is $4.248.234.-, the internal rate of return (IIR) is 10,3% and the payback of the Project is 23 years.While for PMGD injection, the NPV is $-87.441.982.- that means that in time of evaluation, the inicialinvestement cant be paid. So when we talk about cooling with PV systems, the best option forenergy injection in Chile is Net Billing for these power dimensions and the efficiency of the PV panelis the more important parameter. In the other side, PMGD are designed for bigger powergenerations plants, so for small plants like these, the insvestment cost are so significant.Actualmente se está viviendo en Chile una época de cambios, en donde las fuentes de energía limpiahan pasado a ser protagonistas. Esto hace que buscar nuevas formas de aplicarlas sea un desafíopara los investigadores del rubro, por lo que surge la idea de buscar aplicaciones de refrigeracióncon el recurso solar.Para poder determinar cuál es la mejor opción para refrigeración solar, se realizó un estado del artede las tecnologías existentes. En donde se separó a estas en dos grandes grupos según la fuente deenergía que utiliza el proceso de refrigeración. Estos dos grupos se refieren a sistemas que funcionancon energía térmica y los que utilizan electricidad.Dentro del grupo de los equipos que utilizan electricidad, se encuentran el de refrigeración porcompresión mecánica y el ciclo termoeléctrico Peltier. Mientras que en los sistemas de refrigeraciónque utilizan energía térmica se podrá ver los ciclos de adsorción, absorción y refrigeraciónevaporativa por desecante.Tras analizar cada una de las tecnologías respecto a su rendimiento y el desarrollo de estas. Se llegóa que las opciones más tentativas son la de compresión mecánica y por absorción. Sin embargo, alevaluar las fuentes de generación de energía, es decir, fotovoltaica y solar térmica, se llegó a que esmás conveniente utilizar la refrigeración por compresión mecánica debido al desarrollo detecnología fotovoltaica y además porque gran parte de los sistemas actuales de refrigeración utilizaneste ciclo, pero abastecido con la energía de la red. Lo cual hace más fácil su acoplamiento.Con la tecnología de refrigeración seleccionada, se dará a conocer aspectos importantes de latecnología fotovoltaica para así posteriormente realizar una evaluación real utilizando como casode estudio la planta Embalajes y Frío Bonaterra S.A. ubicada en la ciudad de Rengo, la cual procesapomáceas y carozos.Para realizar la evaluación, se obtuvo primero la energía demandada por la planta para así poderreconocer las exigencias energéticas del proceso de refrigeración. Luego se estimó la cantidad depaneles fotovoltaicos que es posible instalar en la superficie de techo disponible de las cámaras defrío para así basarnos en la capacidad de que la misma planta genere su energía con lo que se llegóa una potencia instalada de 278 [kWp].Al obtener la demanda de energía se vio que esta es estacional. Esto significa que habrá épocas delaño en las que se tendrán excedentes de energía, por lo que se evaluó entre dos opciones deinyección a la red. La primera alternativa fue la ley 20.571 y la segunda con una PMGD.Según la alternativa de inyección se determinaron los CAPEX y OPEX, con lo que se realizó un flujode caja para un periodo de evaluación de 25 años y una tasa de retorno del 10%, con lo que se llegóa que al inyectar con Net Billing se tendrá al final del proyecto un VAN de $4.248.234.-, una TIR del10,3% y un Payback de 23 años, mientras que para un PMGD el VAN es de $-87.441.982.- lo queimplica que no se alcanza a financiar durante el periodo de evaluación. Esto significa que, al hablarde refrigeración con sistemas fotovoltaicos, la mejor alternativa de inyección es Net Billing paraestas dimensiones y que el rendimiento es fundamental al momento de seleccionar la tecnología.En tanto a las PMGD estas están pensadas para capacidades de generación mayor, por lo que parapequeñas instalaciones como esta, los costos de inversión son muy significativos.