Metodología para el modelado del análisis energético de plantas de tratamiento de aguas con generación fotovoltaica y almacenamiento de energía: Aplicación al ciclo integral del agua

• Autores: Graciano Carpes
• Directores de la Tesis: Carmen Arnaiz (dir. tes.), J. Morillo Aguado (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad de Sevilla ( España ) en 2026
• Idioma: español
• Número de páginas: 228
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  • Tesis en acceso abierto en: IdUS
• Resumen

  • En esta tesis se presenta un procedimiento estructurado para el modelado y la simulación horaria de sistemas energéticos integrados en plantas de tratamientos de aguas, que combina generación fotovoltaica, almacenamiento electroquímico y gestión energética determinista. La metodología propuesta está orientada a la evaluación cuantitativa del comportamiento energético del sistema bajo condiciones operativas reales, utilizando datos reales de demanda y modelos de simulación basados en principios físicos.

    El marco de modelado integra tres componentes principales: (i) la simulación física detallada de la generación fotovoltaica a partir de datos meteorológicos validados, (ii) la representación horaria de la demanda eléctrica obtenida a partir de registros operativos reales de una instalación hidráulica, y (iii) un modelo de almacenamiento en baterías que incorpora explícitamente las restricciones de estado de carga, los límites de potencia y los rendimientos de carga y descarga. La gestión energética se implementa mediante una estrategia determinista basada en reglas, aplicada con resolución horaria, garantizando la coherencia física del sistema y evitando la carga y descarga simultáneas.

    El procedimiento se aplica a un caso de estudio real del ciclo integral del agua y se evalúa bajo distintos escenarios representativos de condiciones hidrológicas y meteorológicas contrastadas. Los resultados se analizan mediante un conjunto coherente de indicadores de desempeño energético, que incluyen balances energéticos anuales, grados de autoconsumo y autosuficiencia, throughput del sistema de almacenamiento, ciclos equivalentes completos y energía importada desde la red eléctrica. Asimismo, se incorpora una evaluación económica que vincula los flujos energéticos y el uso del almacenamiento con los costes de operación.

    Los resultados obtenidos demuestran que el procedimiento de modelado desarrollado en esta tesis doctoral proporciona un marco coherente, reproducible y transparente para analizar la interacción entre generación fotovoltaica, demanda eléctrica y almacenamiento en plantas de tratamientos de aguas. La metodología permite comparar escenarios de forma objetiva, pone de manifiesto el papel operativo del almacenamiento en la mejora del aprovechamiento local de la energía renovable y constituye una herramienta de apoyo a la toma de decisiones en la planificación y operación de sistemas energéticos en infraestructuras del ciclo del agua. Aunque el estudio se aplica al ciclo integral del agua, el procedimiento desarrollado es de carácter general y puede extenderse a otras instalaciones industriales con características de demanda similares.