Evaluación de las variables críticas para la viabilidad económica de una Comunidad Energética Local empleando generación fotovoltaica de 13 a 100 kWp. Caso de estudio real en Catarroja, València

Abstract

[ES] Las Comunidades Energéticas Locales (CEL) son herramientas clave en la transición energética hacía un modelo más sostenible, permitiendo la descentralización y el empoderamiento ciudadano. El objetivo principal es determinar la influencia de las variables críticas sobre la rentabilidad económica de la CEL. Se han considerado variables críticas aquellas con mayor peso en la inversión inicial: electricidad adquirida de la red, módulo fotovoltaico, baterías estacionarias y gasolina para los vehículos de combustión interna iniciales. Además, se generan otros escenarios variando la potencia fotovoltaica instalada y la capacidad de las baterías, resultando un total de 16.640 escenarios.

El caso de estudio se basa en la formación de una CEL en Catarroja, València. Los elementos principales que la componen son: 25 curvas de carga residenciales horarias, instalación de generación fotovoltaica (13 a 100 kWp), sistema de almacenamiento energético mediante baterías comunitarias de ion-litio (0 a 90 kWh), 10 puntos de recarga para vehículos eléctricos y 10 veces el diferencial de adquisición entre un vehículo de combustión y uno eléctrico. Para la simulación de la CEL, se utiliza un modelo matemático desarrollado en la Cátedra de Transición Energética Urbana UPV y su función es determinar los coeficientes de reparto de la energía óptimos para maximizar los beneficios económicos de la CEL. Se pueden emplear coeficientes de reparto estáticos, variables o dinámicos. Con los resultados de la optimización se realiza el análisis técnico-económico con la finalidad de evaluar las variables críticas.

Este trabajo evaluará la repercusión en la rentabilidad de las variables críticas a la hora de desarrollar una CEL. Ayudará a los entes públicos a tomar mejores decisiones al canalizar recursos y programas públicos hacia soluciones no maduras, en lugar de favorecer soluciones que ya son aplicadas sin apoyo. Futuras investigaciones deberían estudiar las variables más críticas para impulsar su desarrollo tecnológico.

[EN] Local Energy Communities (LECs) are key tools in the energy transition towards a more sustainable model, enabling decentralisation and citizen empowerment. The main objective is to determine the influence of critical variables on the economic profitability of the LEC. Critical variables are considered to be those with the greatest weight in the initial investment: electricity purchased from the grid, photovoltaic module, stationary batteries and gasoline for the initial internal combustion vehicles. In addition, other scenarios are generated by varying the installed PV power and battery capacity, resulting in a total of 16,640 scenarios.

The case study is based on the formation of a LEC in Catarroja, Valencia. The main elements that compose it are: 25 hourly residential load curves, photovoltaic generation installation (13 to 100 kWp), energy storage system using lithium-ion community batteries (0 to 90 kWh), 10 charging points for electric vehicles and 10 times the purchasing differential between a combustion vehicle and an electric vehicle. For the simulation of the LEC, a mathematical model developed at the Cátedra de Transición Energética Urbana UPV is used and its function is to determine the optimal energy sharing coefficients to maximise the economic benefits of the LEC. Static, variable or dynamic distribution coefficients can be used. With the optimisation results, the techno-economic analysis is performed in order to evaluate the critical variables.

This work will assess the impact on the cost-effectiveness of critical variables when developing a CEL. It will help public authorities to make better decisions by channelling public resources and programmes towards immature solutions, rather than favouring solutions that are already implemented without support. Future research should study the most critical variables to boost their technological development.

[CAT] Les Comunitats Energètiques Locals (CEL) són ferramentes clau en la transició energètica cap a un model més sostenible, permetent la descentralització i l’apoderament ciutadà. L’objectiu principal és determinar la influència de les variables crítiques sobre la rendibilitat econòmica d’una CEL. S’han considerat variables crítiques aquelles amb major pes en la inversió inicial: electricitat adquirida de la xarxa, mòdul fotovoltaic, bateries estacionàries, gasolina per a vehicles de combustió interna inicials. A més, es generen altres escenaris variant la potència fotovoltaica instal·lada i la capacitat de les bateries, resultant un total de 16.640 escenaris. El cas d’estudi es basa en la formació d’una CEL a Catarroja, València. Els elements principals que la componen són: 25 corbes de càrrega residencials horaries, instal·lació de generació fotovoltaica (13 a 100 kWp), sistema d’emmagatzemament energètic per mitjà de bateries comunitàries d’ió-liti (0 a 90 kWh), 10 punts de recàrrega per a vehicles elèctrics i 10 vegades el diferencial d’adquisició entre un vehicle de combustió i un elèctric. Per a la simulació de la CEL, s’utilitza un model matemàtic desenvolupat en la Càtedra de Transició Energètica Urbana UPV i la seua funció és determinar els coeficients de repartiment de l’energia òptims per a maximitzar els beneficis econòmics del conjunt de la CEL. Es poden emprar coeficients de repartiment estàtics, variables o dinàmics. Amb els resultats de l’optimització es realitza l’anàlisi tècnic-econòmic amb la finalitat d’avaluar les variables crítiques. Aquest treball avaluarà la repercusió en la rendibilitat de les variables crítiques a l’hora de formar una CEL. Ajudarà als ens públics a prendre millors decisions al canalitzar recursos i programes públics cap a solucions no madures, en compte d’afavorir solucions que ja són aplicades sense suport. Futures investigacions haurien d’estudiar les variables més crítiques per a impulsar la seua millora tecnològica