Size optimization of a hybrid system with solar photovoltaic generation, battery storage, and time-of- use tariff

Abstract

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[ES] El aumento de la contaminación ambiental y la crisis energética han propiciado que las energías renovables, tales como la generación eólica y solar fotovoltaica, tengan un papel más importante en el sistema de generación y distribución de energía. Es por ello que en los países desarrollados, en concreto, se ha llevado a cabo una fuerte inversión en el desarrollo y la implementación de estas fuentes renovables, especialmente durante la última década. Hecho que ha conllevado una mejora significativa en coste y rendimiento, como bien puede apreciarse en el sector de la fotovoltaica, que es una de las tecnologías más abundantes a nivel global. Es en pequeña escala y sistemas independientes donde la generación fotovoltaica se ha vuelto más competitiva. La dependencia con el sol es su característica más importante, pues éste tiene una capacidad infinita para proporcionar energía. Sin embargo, la frecuencia con que la radiación solar llega a cualquier lugar de la tierra es intermitente, ya sea por la duración del periodo diurno o de las inclemencias del tiempo; hechos que convierten a la generación solar fotovoltaica poco eficaz por sí sola. Razón por la cual el almacenamiento de energía es esencial para estabilizar estas discontinuidades y garantizar pues un suministro constante y fiable. En el caso de España, la crisis económica iniciada en 2009 ha mermado la inversión en energías renovables, pasando de ser uno de los países con el mayor porcentaje en producción renovable a nivel mundial, a estar en el final de la cola, con casi nula alteración en los últimos cinco años. Además, España es el único país en el mundo que actualmente posee un déficit de tarifa en el sector eléctrico. Hecho que ha motivado considerablemente el aumento del precio de la electricidad durante cada año. Así pues, la formulación de nuevos sistemas en que se integren las fuentes de energía renovable es necesaria, con objeto de promover la recuperación en el sector por una parte; estabilizar los precios de la electricidad por otra; y dar opciones al consumidor para poder afrontar los altos costes en la compra de energía a que están sometidos en la actualidad.

[EN] Increasing environmental pollution and energy crises have led renewable energy, such as wind power and solar photovoltaic, to have a more important role in the system of generation and distribution of energy. That is why in developed countries, in particular, it has undertaken a major investment in the development and implementation of these renewables, especially during the last decade. This fact has led to a significant improvement in cost and performance, as may well be seen in the field of photovoltaics, which is one of the most abundant global technologies. It is small-scale and independent photovoltaic generation systems where it has become more competitive. The dependence on the sun is its most important feature, because this has an infinite capacity to provide energy. However, the frequency with which solar radiation reaches the earth anywhere is intermittent, either by the length of the daytime period or inclement weather; facts that make the inefficient photovoltaic generation alone. Why energy storage is essential to stabilize these discontinuities and thus ensure a steady and reliable supply. In the case of Spain, the economic crisis that began in 2009 has reduced investment in renewable energies from one of the countries with the highest percentage in renewable production worldwide, to be at the end of the tail, with almost zero alteration in the last five years. Furthermore, Spain is the only country in the world that currently has a tariff deficit in the electricity sector. This fact has greatly motivated the rising price of electricity during each year. Thus, the development of new systems where renewable energy sources are integrated is necessary in order to promote recovery in the sector on the one hand; stabilize electricity prices on the other; and giving consumers choices to meet the high costs in buying power they are subject today.