Estudio de factibilidad técnico y económico para un diseño de luminaria pública autónoma de consumo híbrido en el Puente Llacolén, utilizando el potencial eólico y solar

Abstract

El proyecto presenta un diseño de luminarias autónomas con tecnología led utilizando el potencial eólico y solar existente en el puente Llacolén de Concepción. El diseño propuesto fue evaluado técnicamente y económicamente para analizar su viabilidad. Se expuso un marco teórico explicando el funcionamiento de los equipos, las metodologías empleadas en los cálculos teóricos, y las normas de regulación urbana asociadas. Además se analizó el actual diseño de iluminación de 49 luminarias existente en el viaducto para diseñar un nuevo sistema de iluminación que consideró 55 luminarias autónomas. El potencial solar y eólico se obtuvieron a través de datos de radiación y del análisis estadístico de velocidades de vientos desde 2005 hasta 2015. Posteriormente se seleccionaron los componentes con las especificaciones técnicas requeridas y se analizó técnicamente el correcto funcionamiento autónomo durante los meses del año, con una potencia instalada de 1230[W] por cada luminaria, y una potencia instalada total de 67.7 [kW] para el conjunto de luminarias. El análisis económico dio como resultado una inversión inicial de $232.559.584, con un costo de instalación de 5.1 [𝑈𝑆$𝑊⁄], y un VAN de -$228.266.160 para un horizonte de 25 años y una tasa de descuento del 10%. Los resultados concluyeron que el diseño propuesto sí es factible técnicamente de operar bajo las condiciones en las que fue diseñada, iluminando el viaducto sin desabastecimiento con un factor de operación que varió entre 12.8% y 23.0% durante los meses del año. Sin embargo, el diseño propuesto no es viable económicamente principalmente por su alto costo de inversión inicial y reinversión posterior por el recambio de baterías. La opción de vender a la red la energía sobrante no fue viable, con un VAN de -$171.419.229. De manera adicional a los objetivos de este informe se presentó un diseño alternativo bajo nuevos parámetros, dejando el modelo híbrido para operar sólo con tecnología fotovoltaica, y priorizando la venta a la Red de la energía sobrante. El diseño alternativo presentó una inversión de $226.612.823, con un costo de instalación de 1.82 [𝑈𝑆$𝑊⁄] y un VAN de $42.129.636 para un horizonte de 25 años y una tasa de descuento del 10%, con un retorno de la inversión de 14.5 años. Esto se realizó para demostrar que estas tecnologías sí pueden presentar un atractivo económico, dependiendo del objetivo para el cual sean diseñados. Se pudo concluir además que las tecnologías actuales sí permiten diseñar un sistema de iluminación hibrida y autónoma que funcione satisfactoriamente durante el año, pero estas mismas tecnologías presentan un alto costo, influyendo en el análisis económico.