Sistemas de energía renovable en las áreas rurales: una demostración en el sector vitivinícola

La investigación ha tenido como objetivo elaborar una propuesta novedosa para el suministro de energía de origen 100% renovable en el medio rural, en modo no conectado a la red y aplicado a la satisfacción de consumos concretos del sector vitivinícola (viñedo).En el marco de la tesis, se desarrolló el proyecto LIFE REWIND (Renewable Energy in the Wine Industry), cofinanciado por la Comisión Europea. El prototipo se instaló en un viñedo de la bodega Viñas del Vero, en Barbastro (Huesca).La tesis incorpora un compendio de cinco artículos publicados en revistas con indexadas en Journal Citation Reports:1. Carroquino, J.; Dufo-López, R.; Bernal-Agustín, J. L. Sizing of off-grid renewable energy systems for drip irrigation in Mediterranean crops. Renewable Energy 2015, 76, 566–574, doi:10.1016/j.renene.2014.11.069.2. Carroquino, J.; Roda, V.; Mustata, R.; Yago, J.; Valiño, L.; Lozano, A.; Barreras, F. Combined production of electricity and hydrogen from solar energy and its use in the wine sector. Renewable Energy 2018, 122, 251–263, doi:10.1016/j.renene.2018.01.106.3. Roda, V.; Carroquino, J.; Valiño, L.; Lozano, A.; Barreras, F. Remodeling of a commercial plug-in battery electric vehicle to a hybrid configuration with a PEM fuel cell. International Journal of Hydrogen Energy 2018, doi:10.1016/j.ijhydene.2017.12.171.4. Garcia-Casarejos, N.; Gargallo, P.; Carroquino, J. Introduction of renewable energy in the Spanish wine sector. Sustainability 2018, 10, doi:10.3390/su10093157.5. Carroquino, J.; Bernal-Agustín, J.-L.; Dufo-López, R. Standalone Renewable Energy and Hydrogen in an Agricultural Context: A Demonstrative Case. Sustainability 2019, 11, 951, doi:10.3390/SU11040951.El título y temática de la tesis es Sistemas de energía renovable en las áreas rurales: una demostración en el sector vitivinícola.La primera parte de la tesis abordó seis casos de estudio de riego en cultivos mediterráneos de viñedo y olivar, dimensionando los sistemas óptimos de generación renovable. Al término de esa fase, se elaboró el primer artículo “Sizing of off-grid renewable energy systems for drip irrigation in Mediterranean crops”. En la segunda fase, se abordó el diseño de un prototipo de sistema de energía renovable para viñedo. Dicho prototipo incluye la producción de hidrógeno. El diseño y los resultados se abordan en los artículos “Standalone Renewable Energy and Hydrogen in an Agricultural Context: A Demonstrative Case” y “Combined production of electricity and hydrogen from solar energy and its use in the wine sector”. El hidrógeno producido se utilizó en un vehículo eléctrico al que se le incorporó una pila de combustible, cuyo diseño y resultados se abordan en el artículo “Remodeling of a commercial plug-in battery electric vehicle to a hybrid configuration with a PEM fuel cell”.Finalmente, se estudió la disposición del sector del vino español a incorporar sistemas de energía renovable y se identificaron las vías para fomentar su adopción, en el artículo “Introduction of renewable energy in the Spanish wine sector”.<br /

Estudio comparativo del desempeño económico de baterías de Plomo-ácido y Li-ion en sistemas fotovoltaicos aislados

El presente trabajo busca comparar el desempeño económico de dos tipos de baterías estacionarias (plomo-ácido y litio-ion) en el seno de un sistema fotovoltaico aislado de la red y obtener conclusiones que permitan la toma de decisiones técnicas sin necesidad de un análisis exhaustivo. El problema se aborda mediante el análisis de cinco casos de estudio reales que poseen curvas de demanda muy diferentes, empleando para ello el software de simulación y optimización del dimensionamiento de sistemas híbridos de energía renovable, iHoga. Con este software se obtienen las soluciones óptimas económicamente de cada caso, de manera que comparando el coste nivelado de la energía se encuentra qué tecnología de batería es más rentable. Se realizan además análisis de sensibilidad para determinar cómo afectan diversos posibles escenarios al desempeño de las baterías. Se extraen conclusiones generales que sirven de aplicación a otros sistemas aislados.<br /

Integración de energía renovable en el proceso vitivinícola : estudio de un caso concreto

El presente trabajo aborda el estudio de un caso concreto y real de la industria vitivinícola, centrándose en los consumos eléctricos y los recursos energéticos disponibles, planteando la posibilidad de integrar generación renovable. En primer lugar se exponen los motivos que justifican la búsqueda de sostenibilidad desde un enfoque sectorial y más concretamente para el sector vitivinícola. Se efectúa una aproximación a las características del sector y a sus grandes cifras, desde el punto de vista del consumo eléctrico. Se refieren las iniciativas existentes orientadas a la sostenibilidad, tanto comerciales como en el campo de la investigación. Por fin, se constata la ausencia casi absoluta de trabajos que afronten la demanda energética, especialmente eléctrica, del sector y su satisfacción con fuentes renovables. En el estudio del caso concreto se diferencia entre las instalaciones de riego y la bodega y oficinas, con perfiles de demanda muy diferentes. A su vez, algunos de los riegos están conectados a red y otros alejados de ella y actualmente alimentados únicamente con generación Diesel. Para cada una de estas instalaciones se describe la situación actual, los consumos y costes y el perfil de la demanda. Una vez planteado cada caso, se hace una primera revisión de las mejoras posibles sin recurrir todavía a fuentes renovables. De esta forma, las instalaciones alcanzarían una configuración más racional, paso lógico antes de abordar la integración de generación renovable. Se obtienen datos de los recursos renovables presentes en el entorno de las instalaciones y del proceso. Se aborda un primer estudio de integración de generación renovable, buscando el mix de generación óptimo desde el punto de vista económico para cada instalación estudiada. Se efectúan análisis de sensibilidad respecto a las variables que pueden sufrir cambios en los escenarios previsibles (tarifas eléctricas, coste del combustible y coste de la generación renovable), para determinar las condiciones que pueden hacer viable económicamente la inversión necesaria. Se aborda un segundo estudio, buscando el mix óptimo para la reducción de emisiones, tanto en las instalaciones actualmente alimentadas por generación Diesel como para las conectadas a red, en este caso manteniendo la conexión y posible venta de electricidad a la red. Por último se extraen, en la medida de lo posible, conclusiones generales aplicables a casos similares del sector, tanto para instalaciones aisladas como conectadas a la red. También se efectúan comentarios, fruto de todo lo anterior, relativos a la implantación de energía renovable en el sector vitivinícola

Electricity price arbitrage in utility-scale PV-plus-battery systems

In this paper, we use MHOGA software for the optimization of an AC-coupled utility-scale PV-plus-battery system. Batteries are used for price arbitrage, being charged with the photovoltaic (PV) generation during hours of low electricity price and discharged during hours of high price. The correct estimation of the battery lifetime has great importance in the calculation of the net present value, to do this advanced models for estimating the Li-ion battery lifetime (considering cycle and calendar ageing) are used. With present components costs, considering the Spanish SPOT price of 2021 with an expected increase of 1% annual, the AC coupled utility-scale PV-plusbattery isn’t economically viable comparing to the PV-only system. If electricity hourly price was multiplied by two, in certain cases adding battery to the PV system would be profitable

Utility-scale renewable hydrogen generation by wind turbines

In this paper, we use MHOGA software for the evaluation of a hydrogen generation system powered by wind turbines. We study the state of the art of the electrolyzers, obtaining the most important characteristics and costs of PEM electrolyzers. The optimization of a Wind-H2 system is performed, obtaining the best combination of components (wind turbines and electrolyzer) and control strategy for the hydrogen production. We will compare to the Wind-only system (wind farm which injects all the electricity produced to the gird). Two cases have been evaluated regarding the electricity price: Spanish SPOT price of 2019 and of 2021, with an expected increase of 1% annual. The Wind-H2 system can be competitive to the Wind-only system if the hydrogen sale price is 4.8 €/kg for the case of 2019 SPOT prices and 6.7 €/kg for the case of 2021 SPOT prices, considering 1% annual increase in the SPOT prices and 2% for the hydrogen price