DIMENSIONAMIENTO DE UN SISTEMA DE GENERACIÓN DISTRIBUIDA FOTOVOLTAICA CONECTADO A LA RED ELÉCTRICA PARA REDUCIR EL CONSUMO DEL TALLER DE MANTENIMIENTO DE LA EMPRESA FERROVIARIA ANDINA S.A UBICADO EN EL MUNICIPIO DE VIACHA

CAPÍTULO I INTRODUCCIÓN 1 1.1. Introducción 1 1.2. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA 2 1.3. JUSTIFICACIÓN 3 1.4. OBJETIVO GENERAL Y OBJETIVOS ESPECÍFICOS 4 1.4.1. OBJETIVO GENERAL 4 1.4.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS 4 CAPÍTULO II MARCO TEÓRICO 5 2.1 MARCO CONTEXTUAL 5 2.1.3. MARCO NORMATIVO 7 2.2. MARCO CONCEPTUAL 10 2.2.1. Generación Distribuida 10 2.2.2. Modelos de retribución por energía inyectada a la red de distribución 11 2.2.2.1. Net Billing 12 2.2.2.2. Net Metering 12 2.2.2.3. Retribución por la energía inyectada a la Red de Distribución en la Actividad de Generación Distribuida en Bolivia 14 2.2.3. Energía Solar Fotovoltaica 14 2.2.4. Radiación Solar 15 2.2.4.1. Irradiancia 17 2.2.4.2. Irradiación 17 2.2.4.3. Horas Solar Pico (HSP) 17 2.2.5. Efecto Fotovoltaico 18 2.2.6. Sistema Solar Fotovoltaico 18 2.2.6.1. Funcionamiento del Sistema Fotovoltaico 18 2.2.6.2. Panel o módulo fotovoltaico 19 2.2.6.2.1. Tipos de módulos fotovoltaicos 19 2.2.6.3. Inversor de corriente 20 2.2.6.4. Puesta a Tierra 21 CAPITULO III METODOLOGÍA 23 3.1. DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN 23 3.2. POBLACIÓN 23 CAPITULO IV DESARROLLO DE LA INVESTIGACIÓN 27 4.1 PROPUESTA 27 4.2. ANÁLISIS Y DESARROLLO DEL TEMA DE INVESTIGACIÓN 27 4.2.1. Ubicación 27 4.2.2. Datos relevantes de la empresa ferroviaria andina 28 4.3. Evaluación de la demanda energética actual del Taller de Mantenimiento 30 4.3.1. Consumos e importes históricos de energía eléctrica 30 4.3.2. Análisis de usos de energía 30 4.3.2.1. Usos de energía por áreas organizacionales 31 4.3.2.2. Usos de energía por aplicaciones de uso final 31 4.4. Análisis de Consumo diario de Energía 32 4.5.Evaluación de la radiación en la zona de estudio 36 4.6. Dimensionamiento del sistema fotovoltaico conectado a la red eléctrica 40 4.6.1. Horas solar pico (HSP) 40 4.6.2. Potencia del sistema de generación fotovoltaica 40 4.6.3. Selección de Módulos fotovoltaicos 42 4.6.4. Cantidad y configuración de los paneles 42 4.6.5. Selección de los inversores 43 4.6.7. Área de emplazamiento 50 4.6.8. Elementos de protección 50 4.7. Retribución por la energía inyectada y ahorro en la facturación 53 4.8. Análisis Económico 54 4.8.1. Tiempo de recuperación de la inversión del sistema de generación fotovoltaica 55 4.9. Análisis Ambiental 57 4.10. Resultados 58 CAPITULO V CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 60 5.1. CONCLUSIONES 60 5.2. RECOMENDACIONES 61 6. BIBLIOGRAFÍA 62 7. ANEXOS 65 LISTA DE TABLAS Tabla N° 1 Potencia Instalada del Sistema Interconectado Nacional (SIN) Potencia Instalada (MW) 5 Tabla N° 2 Generación bruta de energía por tipo de tecnología en el SIN Generación bruta (GWh) por año 6 Tabla N° 3 Acceso a la generación distribuida según lo establecido R.A. N° 485/2022 9 Tabla N° 4 Consumo de energía eléctrica en el SIN 23 Tabla N° 5 Consumo de energía eléctrica por categoría [MWh] gestión 2022 25 Tabla N° 6 Detalle de mantenimientos realizados 29 Tabla N° 7 Información General sobre la facturación eléctrica 30 Tabla N° 8 Demanda de potencia por área 31 Tabla N° 9 Energía Consumida en un año, por aplicación 31 Tabla N° 10 Consumo de energía diario 32 Tabla N° 11 Consumo histórico de energía eléctrica 33 Tabla N° 12 Importes por consumo de electricidad 35 Tabla N° 13 Datos de la zona de estudio 36 Tabla N° 14 Irradiación global Horizontal mensual 36 Tabla N° 15 Irradiación global horizontal diaria 37 Tabla N° 16 Evaluación del grado óptimo de inclinación 37 Tabla N° 17 Grado óptimo de inclinación 39 Tabla N° 18 Alternativas de instalación de sistema fotovoltaico 41 Tabla N° 19 Potencia instalada del sistema fotovoltaico para las 3 alternativas 41 Tabla N° 20 Datos característicos de los módulos 42 Tabla N° 21 Número de paneles y costo del sistema fotovoltaico para las 2 alternativas 43 Tabla N° 22 Datos característicos de los inversores 44 Tabla N° 23 Número mínimo y máximo de paneles a conectar al inversor 45 Tabla N° 24 Número de paneles en serie y paralelo 46 Tabla N° 25 Ahorro en el importe de energía eléctrica-Alternativa 1 53 Tabla N° 26 Ahorro en el importe de energía eléctrica-Alternativa 2 53 Tabla N° 27 Ahorro en el importe de energía eléctrica-Alternativa 3 54 Tabla N° 28 Costo total del sistema fotovoltaico 55 Tabla N° 29 Evaluación económica con la alternativa 1 (50% del consumo de energía eléctrica) 55 Tabla N° 30 Evaluación económica con la alternativa 2 (87,25% del consumo de energía eléctrica) 56 Tabla N° 31 Evaluación económica con la alternativa 2 (100 % del consumo de energía eléctrica) 57 Tabla N° 32 Reducción de emisión de CO2 57 LISTA DE FIGURAS Figura N° 1 Sistema Net Billing 12 Figura N° 2 Sistema solar fotovoltaico con un medidor bidireccional 13 Figura N° 3 Componentes de la radiación solar 16 Figura N° 4 Hora Solar Pico 18 Figura N° 5 Panel monocristalino 20 Figura N° 6 Inversor On-Grid 21 Figura N° 7 Ubicación del Taller de mantenimiento 27 Figura N° 8 Instalaciones Ferroviaria Andina S.A. 28 Figura N° 9 Ubicación satelital Ferroviaria Andina S.A. 29 Figura N° 10 Inversor seleccionado 44 Figura N° 11 Esquema Alternativa 1 46 Figura N° 12 Esquema Alternativa 2 47 Figura N° 13 Esquema Alternativa 3 47 Figura N° 14 Resultados de la simulación en PVsyst 48 Figura N° 15 Esquema distancia mínima entre arista de paneles 49 Figura N° 16 Área de emplazamiento 50 Figura N° 17 Diagrama unifilar simplificado del sistema fotovoltaico 52   LISTA DE GRÁFICOS Gráfico N° 1 Participación por tipo de tecnología - Periodo 2019 –2022 6 Gráfico N° 2 Participación en el consumo de energía eléctrica por empresa 24 Gráfico N° 3 Consumo de energía eléctrica por categoría [MWh] gestión 2022 25 Gráfico N° 4 Consumo de energía diario (kWh/día) 34

El panorama de la generación de energía eléctrica está evolucionando a nivel global, con muchos países transitando hacia fuentes de energía renovable como parte de sus esfuerzos para cumplir con compromisos internacionales como el Protocolo de Kyoto y el Acuerdo de París. En Bolivia, se están implementando varios proyectos de generación de energía renovable en cumplimiento con el Plan de Desarrollo Económico y Social (PDES) 2021-2025. En ese contexto, se puede mencionar que otra manera de reducir el consumo de energía eléctrica, es con la implementación de generación distribuida en los diferentes usuarios del sistema de distribución de energía eléctrica, más que todo en los usuarios de gran demanda, siendo que coadyuvaría a disminuir las emisiones de gases de efecto invernadero y permitiría generar un ahorro económico al dejar de pagar por el consumo de energía eléctrica. En ese sentido, para poder reducir el consumo de energía eléctrica del Taller de Mantenimiento de la Empresa Ferroviaria Andina S.A. ubicado en el Municipio de Viacha, se dimensionó un sistema de generación distribuida fotovoltaica para cubrir la demanda de energía eléctrica del Taller, para lo cual se evaluó la demanda energética actual del taller, el recurso solar en la ubicación del caso de estudio y se determinó los componentes del sistema fotovoltaico. La implementación de la generación distribuida en el taller no solo reduce la dependencia de fuentes de energía convencionales, sino que también tiene un impacto ambiental positivo al reducir las emisiones de gases de efecto invernadero, estimándose una mitigación anual de entre 21,602 y 43.198 toneladas de CO2 equivalente. Además, la generación distribuida genera ahorros económicos significativos que oscilan entre Bs. 22,859.75 y Bs. 39.388,86 al año, de las alternativas analizadas. Palabras Clave: Energía renovable, generación distribuida, gases de efecto invernadero, recurso solar.