Nuevo modelo para identificar la elegibilidad de la tierra y calcular el LCOE para energía fotovoltaica a escala de servicios públicos

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Investigadores de la Academia Polaca de Ciencias han desarrollado un método novedoso para analizar la elegibilidad de la tierra y realizar evaluaciones tecnoeconómicas de sistemas fotovoltaicos a escala comercial.

El nuevo enfoque, que los investigadores denominaron Computaciones científicas espacio-temporales (Silicon), se basa en un sistema de información geográfica (SIG) que ayuda a analizar células geográficas con una resolución espacial de 100 m.

“Para abordar la cuestión de los elementos de costos específicos de cada país, el modelo incorpora un desglose del costo nivelado de la electricidad (LCOE) que suelen utilizar las organizaciones gubernamentales e intergubernamentales”, aclaró el grupo de investigación. “El enfoque propuesto se puede utilizar para desarrollar estrategias nacionales y regionales centradas en instalaciones fotovoltaicas a gran escala, facilitando el logro de objetivos de energía renovable”.

El método consta de dos módulos principales: uno destinado a analizar la elegibilidad de la tierra y otro centrado en la evaluación tecnoeconómica.

En cuanto a la elegibilidad de la tierra, el método utiliza dos tipos de conjuntos de datos, ya sea en formato ráster o vectorial. Un conjunto de datos ráster es un formato de conjunto de datos SIG que representa datos como cuadrículas de celdas o píxeles y es ideal para fenómenos continuos como la elevación y la temperatura. Por otro lado, un conjunto de datos vectoriales representa características como puntos, líneas o polígonos con límites precisos, lo que lo hace adecuado para marcar datos como carreteras y ciudades.

“En el caso de conjuntos de datos vectoriales, las geometrías se expanden mediante la aplicación de un búfer o se convierten a un formato ráster”, dijeron los investigadores. “Para los conjuntos de datos ráster, a los píxeles del mapa que representan la extensión geográfica del país se les asignan valores binarios. Posteriormente, se aplican exclusiones relacionadas con la disponibilidad de terrenos para indicar distancias de amortiguamiento y especificaciones de terrenos”.

El modelo está entrenado para encontrar un área que se ajuste a un sistema fotovoltaico de servicios públicos, según algunos criterios de exclusión. Por ejemplo, el método sabe no colocar un sistema a una distancia de 5 km de un aeropuerto, 120 m de líneas eléctricas y 200 m de áreas de protección de aves. También excluye zonas geográficas con elevaciones superiores a 2.000 m o pendientes superiores a 30 grados.

El resultado de este primer paso son todos los terrenos elegibles que un país podría ofrecer para el despliegue fotovoltaico a gran escala. Este resultado se utiliza luego como insumo en el modelo de evaluaciones tecnoeconómicas, que arroja resultados como el costo nivelado de energía (LCOE) en la misma resolución de 100 m. Para que ese cálculo sea aplicable a diferentes zonas económicas, el método solicita ingresar información, como instalación local, hardware y costos de software.

“El segundo componente se basa en conceptos financieros establecidos, como los costos de inversión de capital, los costos de operación y mantenimiento y el costo nivelado de la electricidad”, explicaron los académicos, señalando que los costos pueden transformarse en fórmulas adaptables a diversos estudios de casos.

Para validar su modelo, los científicos lo aplicaron a Polonia y descubrieron que alrededor del 3,61% del terreno disponible del país puede albergar sistemas solares fotovoltaicos a escala comercial, lo que corresponde a un área de aproximadamente 11.277,70 km2. Dependiendo de la eficiencia del uso del suelo, esa área se puede utilizar para albergar una capacidad fotovoltaica que oscila entre 394,64 GW y 563,77 GW. Los resultados también indican que el LCOE podría oscilar entre 0,043 € (0,045 dólares)/kWh y 0,049 €/kWh, con una media nacional de 0,045 €/kWh.

“Además, se descubrió que la mayoría de los sitios adecuados para el despliegue de sistemas fotovoltaicos a gran escala se concentran en cuatro regiones ubicadas en el centro y oeste de Polonia (Ło’dzkie, Lubelskie, Podlaskie y Mazowiecki)”, señala el informe. añadió el equipo. “Estas regiones representan más del 50% de la capacidad total y del potencial de producción de electricidad. Además, Mazowiecki representa alrededor del 20% del potencial de capacidad instalable”.

El nuevo enfoque se presentó en el artículo “A GIS-based method for assessing the economics of utility-scale photovoltaic systems” (Un método basado en GIS para evaluar la economía de los sistemas fotovoltaicos a escala de servicios públicos), que se publicó recientemente en Applied Energy.

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