Estudio de viabilidad técnica y económica de un parque eólico con sistema dealmacenamiento en baterías

Abstract

Este Trabajo de Fin de Máster analiza la viabilidad técnica y económica de un parque eólico híbrido con sistema de almacenamiento en baterías (BESS) en el emplazamiento de Noviercas–Borobia (Soria, España). El proceso parte de la selección y caracterización del emplazamiento mediante el cruce del Global Wind Atlas con datos históricos de estaciones meteorológicas, confirmando una velocidad media de 8,01 m/s con baja variabilidad interanual. A partir de ese recurso, se diseña un parque de 8 aerogeneradores Vestas V150-4.2 MW (33,6 MW instalados), cuyo layout se optimiza con herramientas profesionales de dinámica de fluidos (PyWake/TOPFARM) logrando reducir las pérdidas por efecto estela al 2,7%, con una producción anual neta de 135,7 GWh. La evaluación económica en SAM demuestra que el parque eólico es sólido por sí solo: en el caso base, con un PPA de 60 €/MWh y financiación al 70% de deuda, obtiene una TIR del 17,75% y un VAN de 16,3 M€, con cobertura de deuda (DSCR) de 1,80, muy por encima del mínimo bancario exigido. Para la hibridación, se dimensiona un BESS de 15 MW / 30 MWh mediante tres métodos complementarios: análisis de rampas regulatorias, barrido de arbitraje sobre precios reales OMIE 2025 y apilamiento de servicios de regulación de frecuencia, validado contra proyectos reales ya construidos en España. Sin embargo, el análisis económico conjunto revela que la batería destruye valor bajo condiciones actuales de mercado: el LCOS del BESS (121 €/MWh) supera ampliamente el diferencial de precio disponible en el mercado spot (35 €/MWh), fenómeno estructural causado por la alta penetración solar que comprime los spreads diarios. La recomendación resultante es desarrollar el parque eólico en una primera fase y posponer la incorporación del BESS a una segunda fase, estimada viable entre 2028 y 2032, cuando la reducción proyectada del coste de las baterías y de los contratos con escalación de precios permita alcanzar la rentabilidad para el accionista.

This Master's Thesis analyses the technical and economic feasibility of a hybrid wind farm with a battery energy storage system (BESS) at the Noviercas–Borobia site (Soria, Spain). The process begins with site selection and characterisation by cross-referencing the Global Wind Atlas with historical meteorological station data, confirming a mean wind speed of 8.01 m/s with low interannual variability. Based on this resource, a wind farm of 8 Vestas V150-4.2 MW turbines (33.6 MW installed capacity) is designed, with a layout optimised using professional computational fluid dynamics tools (PyWake/TOPFARM) that reduces wake losses to 2.7%, yielding a net annual energy production of 135.7 GWh. The economic assessment in SAM demonstrates that the standalone wind farm is financially robust: in the base case, with a 60 €/MWh PPA and 70% debt financing, it achieves an IRR of 17.75% and an NPV of €16.3M, with a Debt Service Coverage Ratio (DSCR) of 1.80, well above the minimum required by lenders. For the hybridisation, a 15 MW / 30 MWh BESS is sized using three complementary methods — regulatory ramp analysis, a bidimensional arbitrage sweep against real OMIE 2025 spot prices, and frequency regulation service stacking — validated against comparable projects already operating in Spain. However, the joint economic analysis reveals that the battery destroys value under current market conditions: the BESS Levelised Cost of Storage (LCOS, 121 €/MWh) significantly exceeds the available price spread in the spot market (35 €/MWh), a structural phenomenon driven by high solar penetration compressing daily price differentials. The resulting recommendation is to develop the wind farm as a standalone first phase and defer BESS integration to a second phase, estimated to become viable between 2028 and 2032, once projected reductions in battery costs and price-escalation contract structures allow shareholder-level returns to be achieved.