Dimensionamiento de una Sistema Híbrido de Energía Eólica y Solar para elAbastecimiento Energético de una Planta de Producción de Metanol Verde

Abstract

La urgencia por reducir las emisiones de gases de efecto invernadero está impulsando la búsqueda de combustibles sostenibles que permitan descarbonizar sectores industriales y del transporte de difícil electrificación. Así, el metanol verde se presenta como un combustible alternativo clave, gracias a su alta densidad energética, facilidad de transporte y compatibilidad con las infraestructuras existentes. Sin embargo, su producción depende de un suministro energético renovable estable y continuo. Este proyecto se centra en el diseño y dimensionamiento de un sistema híbrido de generación eólica y solar, destinado a cubrir íntegramente la demanda energética de una planta de metanol verde con una capacidad de producción de 100.000 toneladas al año. El emplazamiento elegido es La Brea, en la provincia de Talara, al norte de Perú, una zona con excelente disponibilidad de recurso eólico y solar. La demanda energética de la planta de metanol se ha estimado en 1.112 GWh/año, considerando los requerimientos energéticos del electrolizador, la captura y compresión de CO₂, la síntesis y purificación del metanol, y los sistemas auxiliares. Para cubrir esta demanda, se ha diseñado un sistema híbrido renovable compuesto por un parque eólico de 201,6 MW (28 aerogeneradores Vestas V172-7.0) y una planta fotovoltaica de 200,5 MWp (módulos Trina Solar Vertex). La generación conjunta anual estimada es de 1.115,96 GWh, lo que representa una cobertura del 100,35 % de las necesidades energéticas de la planta. El proyecto demuestra la viabilidad técnica y económica de este tipo de solución energética integrada. Se concluye que los sistemas híbridos renovables permiten habilitar la producción sostenible de combustibles a gran escala, ofreciendo un suministro energético competitivo y alineado con los objetivos globales de descarbonización. El diseño propuesto constituye, además, un modelo escalable adaptable a otras regiones con alto potencial renovable e interés industrial en la producción de combustibles verdes.

The transition towards a decarbonized economy requires the integration of renewable energy sources into industrial processes that are difficult to electrify. In this context, green methanol emerges as a key alternative fuel, offering high energy density, ease of transport, and compatibility with existing infrastructure. Its production, however, depends on a stable and continuous renewable energy supply. This project focuses on the design and sizing of a hybrid wind-solar energy generation system intended to supply the entire energy demand of a green methanol plant with a production capacity of 100.000 tonnes per year. The chosen location is La Brea, in the province of Talara, northern Peru, an area with excellent wind and solar resource availability. The energy demand of the methanol plant has been estimated at 1.112 GWh/year, based on the energy requirements of the electrolyzer, CO₂ capture and compression, methanol synthesis and purification, and auxiliary systems. To meet this demand, a hybrid renewable system has been designed, consisting of a 201,6 MW wind farm (28 Vestas V172-7.0 turbines) and a 200,5 MWp photovoltaic plant (Trina Solar Vertex modules). The combined annual generation is estimated at 1.115,96 GWh, thus covering 100,35% of the plant’s needs. The project demonstrates the technical and economic feasibility of this type of integrated energy solution. It shows that hybrid renewable systems can enable sustainable large-scale fuel production, offering competitive energy supply while supporting global decarbonization goals. The proposed design serves as a scalable model that can be adapted to other regions with high renewable potential and industrial interest in green fuel production.