Hibridación Solar-Eólica con Almacenamiento en Baterías: Desarrollo, Viabilidad yEstrategias para la Optimización del Mercado Energético

Abstract

El presente Trabajo Fin de Máster aborda el estudio y diseño integral de la hibridación de un parque eólico con una planta fotovoltaica complementaria, analizando además la posibilidad de incorporar almacenamiento energético en baterías. El proyecto parte de un activo eólico en fase de construcción, con 40,5 MW instalados en nueve aerogeneradores y un acceso y conexión de 38 MW, cuya información técnica y perfil de producción han permitido realizar un modelado exhaustivo bajo estrictos acuerdos de confidencialidad. A partir de esta base, el eje central del trabajo se ha focalizado en el dimensionamiento óptimo de la planta solar a hibridar, desarrollando un doble modelo energético y económico–financiero para identificar la configuración que maximiza el uso del punto de conexión y la rentabilidad del proyecto. Los resultados sitúan en 28 MW la capacidad fotovoltaica óptima en un escenario de hibridación simple, alcanzando un equilibrio entre producción neta, vertidos reducidos y robustez económica. Con el diseño de esta planta, dividido en seis zonas adaptadas a la compleja orografía, se han definido en detalle el layout, la red de media tensión y la integración con el centro de seccionamiento eólico, aprovechando la infraestructura existente para minimizar el CAPEX. La simulación energética confirma una producción neta anual de alrededor de 69 GWh, con un PR del 85 % y una irradiancia efectiva de 2.540 kWh/m²·año, evidenciando la calidad del emplazamiento y la coherencia del diseño. De forma complementaria, se ha estudiado la doble hibridación mediante un sistema BESS, concluyendo que la combinación de 33 MWp solares y 25 MW de almacenamiento permite desplazar excedentes, incrementar la flexibilidad operativa y reforzar la estrategia de mercado.

This Master’s Thesis addresses the comprehensive study and design of the hybridisation of a wind farm with a complementary photovoltaic (PV) plant, also analysing the potential incorporation of battery energy storage (BESS). The project builds upon a wind asset currently under construction, with 40.5 MW installed in nine turbines and a 38 MW grid access and connection, whose technical information and production profile have enabled a rigorous modelling process under strict confidentiality agreements. Based on this foundation, the central focus of the work has been the optimal dimensioning of the PV plant to be hybridised, through the development of an integrated energy and economic–financial model capable of identifying the configuration that maximises both the utilisation of the grid connection and the profitability of the project. The results indicate that 28 MW is the optimal PV capacity in a simple hybridisation scenario, striking a balance between net production, reduced curtailment, and solid economic performance.

Building on this reference, the complete design of the PV plant was developed, divided into six zones adapted to the complex site topography. The layout, the medium-voltage (MV) network and the integration with the existing wind farm switching station were defined in detail, leveraging existing infrastructure to minimise CAPEX. The energy simulation confirms an annual net production of around 69 GWh, with a Performance Ratio of 85% and an effective irradiance of 2,540 kWh/m²·year, highlighting both the quality of the site and the coherence of the design. In addition, a dual hybridisation scenario with storage was assessed, concluding that the combination of 33 MWp PV and 25 MW BESS enables surplus shifting, enhances operational flexibility, and strengthens the market strategy.