Generación fotovoltaica
Modelamiento de perfiles de generación solar, autoconsumo y excedentes energéticos.
ENERGÍA · TRANSFORMACIÓN DIGITAL · PERÚ
Gemelos Digitales para acelerar la Generación Distribuida
De la planificación de redes eléctricas al despliegue progresivo de recursos energéticos distribuidos, mediante simulación, información inteligente y evaluación técnico-económica.
01 · CONCEPTO
¿Qué aporta un Gemelo Digital al sistema eléctrico?
Un Gemelo Digital es una representación digital de un activo, proceso o sistema físico, vinculada a información técnica que permite analizar su comportamiento, simular escenarios y apoyar decisiones de ingeniería.
Aplicado a una red de distribución, permite estudiar la interacción entre demanda, generación fotovoltaica, almacenamiento de energía, medición inteligente y condiciones operativas de la infraestructura eléctrica.
Principio de aplicación:
antes de realizar inversiones a gran escala, evaluar
escenarios técnicos y económicos sobre una representación
digital verificable de la red.
02 · TECNOLOGÍAS
Integración de Recursos Energéticos Distribuidos
Almacenamiento BESS
Evaluación de baterías para gestionar energía, flexibilidad y respaldo.
Medición inteligente AMI
Información de consumo, generación y operación para mejorar el conocimiento de la red.
Zero Export
Evaluación del autoconsumo con control de inyección de excedentes hacia la red.
Capacidad de alojamiento
Análisis de la integración de generación distribuida considerando límites técnicos de la red.
Simulación de escenarios
Comparación de configuraciones tecnológicas, demanda, operación e inversiones.
03 · METODOLOGÍA
De la información de red a las decisiones de inversión
1. Caracterización
Identificar usuarios, demanda eléctrica, activos de red
y condiciones iniciales de operación.
2. Representación digital
Construir un modelo técnico de la red de distribución
y de los recursos energéticos considerados.
3. Simulación
Evaluar flujos de potencia, tensiones, perfiles
de generación, demanda y almacenamiento.
4. Evaluación de alternativas
Comparar escenarios Zero Export y posibles esquemas
futuros de valorización de excedentes, sujetos
al marco regulatorio aplicable.
5. Análisis económico
Estimar inversiones, costos, ahorros, rentabilidad
y sensibilidad frente a variables relevantes.
6. Escalamiento
Diseñar una implementación progresiva,
utilizando resultados técnicos y económicos
para orientar las siguientes etapas.
04 · APLICACIÓN EN PERÚ
01 · RED ELÉCTRICA
02 · RECURSOS DISTRIBUIDOS
03 · INFORMACIÓN
Ayaviri: Gemelo Digital para la Generación Distribuida
CONSCOSA plantea un escenario de estudio basado en una red de distribución típica similar a la SED 6001050, ubicada en Ayaviri, dentro del ámbito de concesión de Electro Puno.
La etapa piloto considera 226 usuarios y permite evaluar la integración de generación fotovoltaica, almacenamiento BESS, medición inteligente AMI y estrategias Zero Export.
Arquitectura técnica del Gemelo Digital
Modelo de distribución
Representación de transformadores, alimentadores, usuarios, perfiles de demanda y condiciones eléctricas de operación.
Fotovoltaica y BESS
Modelamiento de generación solar, autoconsumo, almacenamiento y gestión de excedentes.
Medición inteligente AMI
Integración de información de consumo y generación para actualizar escenarios y apoyar el análisis operativo.
Arquitectura funcional del Gemelo Digital E03
Capa eléctrica física · 226 usuarios residenciales
Generación FV + BESS325,44 kWp FV · 231,424 kWh BESS
↔Intercambio eléctrico
Red de distribuciónAyaviri · SED 6001050 referencial
↕Medición y control
Capa de información · interfaces propuestas
AMI + control Zero ExportMedición · restricciones · control
↔Datos
Comunicaciones a la nubeIntervalo de comunicación propuesto: 15 minutos
↕Información para simulación y decisiones
Capa de análisis y decisiones · simulación y evaluación técnico-económica
Motor del gemelo digitalPerfiles · simulación temporal · escenarios
→Soporte técnico
Decisiones de ingenieríaCapacidad de alojamiento · CapEx · VAN
Intercambio eléctricoIntercambio de datos previstoEvaluación técnica
Arquitectura conceptual, no una instalación operativa verificada. Las interfaces de campo, los perfiles individuales y la capacidad de alojamiento de la red requieren validación. El intervalo de 15 minutos corresponde a una restricción de comunicación con la nube y no demuestra medición individual con esa frecuencia.
Evaluación técnica y económica
Etapa 1 · Caracterización
Identificación de usuarios, demanda eléctrica,
activos de distribución y condiciones iniciales.
Etapa 2 · Simulación
Evaluación de tensiones, flujos de potencia,
autoconsumo, generación solar y almacenamiento.
Etapa 3 · Capacidad de alojamiento
Identificación de restricciones técnicas para
integrar recursos energéticos distribuidos.
Etapa 4 · Rentabilidad y escalamiento
Comparación de inversiones, ahorros, VAN, TIR
y alternativas de expansión progresiva.
Escenario de referencia: SED 6001050 - Ayaviri
Parámetros iniciales del escenario piloto
| Parámetro | Valor de referencia | Observación |
|---|---|---|
| Usuarios | 226 | Escenario piloto |
| Demanda eléctrica anual | 113.736,53 kWh/año | Demanda proyectada a partir de registros históricos de consumo desde el año 2020, actualizados al año 2025 e incorporados en el prototipo E03. |
| Red de referencia | SED 6001050 | Red típica similar, Ayaviri |
| Potencia fotovoltaica por vivienda | 1,44 kWp | Dos módulos de 720 Wp por usuario |
| Almacenamiento | 1,024 kWh por usuario | BESS: 0,80 kW por usuario; capacidad agregada de 231,424 kWh y potencia agregada de 180,80 kW |
| Medición | AMI | Monitoreo de consumo y generación |
| Exportación inicial | Zero Export | Hipótesis de operación inicial |
Resultados E03 · dos perspectivas del balance anual
A. Cobertura de la demanda
Consumo fotovoltaico directo69,25 MWh
Descarga BESS44,48 MWh
Demanda anual113,74 MWh
Las cifras de atención de demanda concilian dentro del redondeo. La importación agregada nula es un resultado del modelo, no una medición verificada por vivienda.
B. Generación y excedente potencial
Generación fotovoltaica701,62 MWh
Excedente potencial del modelo583,08 MWh
Son indicadores distintos, no un balance de generación cerrado. Falta conciliar carga BESS, pérdidas y eventuales recortes antes de publicar un diagrama Sankey definitivo.
Zero Export: el excedente potencial no representa inyección física a la red durante los dos primeros años. La sensibilidad con límite hipotético de exportación es un escenario independiente.
Balance energético anual del escenario piloto E03
Resultados de simulación para 226 usuarios de una red de distribución típica similar a la SED 6001050 de Ayaviri. La demanda eléctrica considera el incremento del 20 % incorporado en el prototipo E03.
| Indicador energético | Resultado anual | Interpretación |
|---|---|---|
| Demanda eléctrica | 113.736,53 kWh | Incluye el incremento del 20 % |
| Generación fotovoltaica | 701.617,19 kWh | Producción anual simulada |
| Consumo fotovoltaico directo | 69.253,58 kWh | Energía FV utilizada directamente |
| Descarga del BESS | 44.482,95 kWh | Energía suministrada por el almacenamiento |
| Importación de la red | 0,00 kWh | Resultado de la simulación E03 |
| Excedente energético modelado | 583.081,28 kWh | Referencia para evaluar la exportación bajo Net Billing |
Interpretación del escenario:
El prototipo E03 considera Zero Export durante los años
1 y 2 y reconocimiento de ingresos por Net Billing
desde el año 3. El excedente anual indicado corresponde
al balance energético modelado y no constituye una
exportación efectiva durante la etapa Zero Export.
La aplicación física de la restricción de inyección
requiere validación operativa.
Transición económica: Zero Export a Net Billing
El prototipo E03 contempla dos años iniciales de operación Zero Export y la valorización de excedentes mediante Net Billing desde el tercer año.
| Indicador económico | Resultado E03 | Interpretación |
|---|---|---|
| Tarifa base de valorización NB | S/ 0,3029/kWh | Precio supuesto para valorizar excedentes |
| Valorización potencial anual de referencia | S/ 176.615,32 | Sin aplicar degradación anual ni restricción temporal Zero Export |
| Año 1 - Zero Export | S/ 0,00 | Sin ingresos reconocidos por exportación |
| Año 2 - Zero Export | S/ 0,00 | Sin ingresos reconocidos por exportación |
| Año 3 - Exportación proyectada | 577.265,04 kWh | Energía valorizable bajo el escenario Net Billing |
| Año 3 - Ingreso proyectado NB | S/ 174.853,58 | Ingreso anual simulado por exportación |
Alcance económico y regulatorio:
Los resultados corresponden a una simulación del
prototipo E03. La valorización bajo Net Billing desde
el año 3 constituye un supuesto de evaluación y no
acredita autorización de inyección, aplicación de una
tarifa regulada ni ingresos comerciales garantizados.
Su implementación dependerá del marco regulatorio
vigente y de las condiciones técnicas de conexión.
Transición económica del escenario E03
Año 1Zero ExportIngreso por exportación: S/ 0
Año 2Zero ExportIngreso por exportación: S/ 0
Años 3–20Net Billing hipotéticoIngreso proyectado por exportación en año 3: S/ 174.853,58
Hipótesis financiera sujeta a regulación, autorización y restricciones de red; no constituye una tarifa ni ingreso aprobado.
Valor actual neto · tres perspectivas de evaluación
VAN financiero
S/ 740.722,78
VAN social
S/ 1.581.219,29
VAN multi-actor
S/ 1.563.504,30
Importes en soles peruanos. Los VAN corresponden a perspectivas diferentes; no deben sumarse ni interpretarse como flujos equivalentes. CapEx de referencia: S/ 892.665,65; relación B/C financiera: 1,5352.
Viabilidad financiera del escenario E03
La evaluación financiera del prototipo E03 considera 226 usuarios de una red de distribución referencial en Ayaviri, sistemas fotovoltaicos de 1,44 kWp y almacenamiento BESS de 1,024 kWh por usuario. El escenario base opera sin inyección a la red (Zero Export) durante los años 1 y 2, y simula la valorización de excedentes mediante Net Billing desde el año 3. Fuente: modelo técnico-económico E03, hojas de supuestos, resultados y flujo financiero a 20 años.
| Indicador | Escenario E03 | Alcance |
|---|---|---|
| Usuarios participantes | 226 | Escala de simulación |
| Inversión financiera inicial | S/ 892.665,65 | Inversión calculada con precios reales de referencia de equipos y componentes del piloto |
| Horizonte y tasa de descuento | 20 años · 8 % anual | Parámetros de evaluación |
| VAN financiero | S/ 740.722,78 | Positivo bajo los supuestos del modelo |
| Relación beneficio/costo financiera | 1,5352 | Indicador del libro maestro |
| Precio de exportación supuesto | S/ 0,3029/kWh | No constituye tarifa autorizada |
| Tarifa de compra evitada | S/ 0,70/kWh | Supuesto para ahorro por autoconsumo |
| Ingreso por exportación en año 3 | S/ 174.853,58 | Ingreso proyectado, condicionado a habilitación |
| VAN social / VAN multi-actor | S/ 1.581.219,29 / S/ 1.563.504,30 | Perspectivas de evaluación diferentes del VAN financiero |
El flujo financiero incluye ahorros por autoconsumo, ingresos simulados por exportación desde el tercer año, gastos de operación y mantenimiento, degradación fotovoltaica y reposiciones programadas de BESS e inversores. El VAN positivo constituye un resultado de rentabilidad simulada, no una demostración de rentabilidad garantizada ni de factibilidad de ejecución.
Condiciones para la implementación:
el pico preliminar de exportación de 255,52 kW debe contrastarse con la capacidad
de alojamiento de la red, los flujos de potencia, las tensiones, las protecciones
y la capacidad térmica de los equipos. El período de Zero Export podría prolongarse,
el número de participantes podría ser menor y la potencia de inyección podría
limitarse. Estos cambios reducen o modifican el VAN y se evalúan mediante
escenarios de sensibilidad separados. La eventual aplicación de Net Billing
depende del marco normativo, los procedimientos de conexión y las condiciones
comerciales efectivamente vigentes.
Actualización E03: CapEx, límites de exportación y autonomía nocturna
La optimización técnico-económica del E03 se amplía para considerar límites de inyección parametrizables y configuraciones FV–BESS físicamente realizables. El CapEx del escenario original es S/ 892.665,65, incluyendo los equipos y la provisión presupuestaria para logística complementaria e imprevistos de importación. El CapEx de las alternativas se compara por escenario y no reemplaza la inversión original.
Comunicación y modelamiento
El intervalo de 15 minutos corresponde a una restricción de comunicación con la nube. No acredita por sí solo mediciones reales individuales de las 226 viviendas. La discretización temporal de la simulación debe documentarse separadamente, junto con el origen de los perfiles de consumo y generación.
Restricción de exportación: ejemplo paramétrico de 100 kW
El límite agregado de 100 kW se emplea exclusivamente como hipótesis de sensibilidad, no como capacidad de alojamiento autorizada por Electro Puno. La simulación agregada exploratoria produce los siguientes resultados:
| FV por vivienda | BESS por vivienda | Exportación anual | Energía FV recortada |
|---|---|---|---|
| 0,72 kWp | Sin BESS | 275,40 MWh | 7,34 MWh |
| 0,72 kWp | 1,024 kWh | 224,82 MWh | 7,34 MWh |
| 1,44 kWp | Sin BESS | 363,98 MWh | 268,39 MWh |
| 1,44 kWp | 1,024 kWh | 317,79 MWh | 265,31 MWh |
Los resultados evidencian que una mayor potencia FV no garantiza una mayor valorización energética cuando la red limita la exportación. La simulación todavía debe contrastarse con límites reales de inversores, flujos de potencia, perfiles individuales y capacidad de alojamiento.
Autonomía nocturna y selección comercial
En el perfil agregado E03, la demanda de 18:00 a 06:00 es aproximadamente 43,40 MWh/año (38,16 %). La capacidad nominal por vivienda de 1,024 kWh no implica una autonomía garantizada: deben evaluarse el SOC disponible, las pérdidas y el consumo nocturno de cada usuario. La autonomía calculada a partir de promedios agregados no debe presentarse como respaldo individual asegurado.
Las configuraciones fraccionarias de 0,24 kWp FV o 0,256 kWh BESS fueron únicamente variables exploratorias y no se consideran paquetes comerciales verificados. El dimensionamiento debe utilizar equipos completos, compatibles y respaldados por fichas técnicas.
Alcance: se conservan los resultados del escenario E03 original, incluido el VAN financiero de S/ 740.722,78 bajo sus supuestos. Las nuevas sensibilidades no sustituyen ese resultado ni demuestran autorización de Net Billing, de exportación o de conexión. La evaluación final requiere datos por vivienda, verificación de inversores y estudio eléctrico de la red.
Red y usuarios
Ubicación: Ayaviri, Puno
Red de referencia: Similar a SED 6001050
Etapa piloto: 226 usuarios
Tecnologías consideradas
Generación fotovoltaica residencial
Almacenamiento BESS
Medición inteligente AMI
Estrategia inicial Zero Export
Indicadores de evaluación
Flujos de potencia y perfiles de tensión
Capacidad de alojamiento de la red
Inversión y ahorro energético
Valor Actual Neto (VAN) y TIR
Alcance del estudio:
Ayaviri constituye un escenario de aplicación
metodológica. La información presentada no implica
que exista un proyecto ejecutado, contratado
o aprobado por Electro Puno.
Los resultados cuantitativos deberán sustentarse
en los datos y supuestos de cada simulación.
05 · REGULACIÓN Y EVOLUCIÓN
Del Zero Export a nuevos esquemas de integración
Una estrategia de implementación puede comenzar evaluando configuraciones de autoconsumo sin exportación de excedentes, siempre que sean técnicamente compatibles con la red.
Los escenarios posteriores pueden considerar mecanismos de compensación o valorización de energía, como Net Billing, cuando el marco normativo, comercial y operativo aplicable lo permita.
El Gemelo Digital permite comparar estas alternativas antes de su implementación, sin asumir que los mecanismos regulatorios futuros se encuentran automáticamente habilitados.
06 · VALOR ESTRATÉGICO
Ingeniería digital para decisiones verificables
Planificación
Evaluación anticipada de alternativas y restricciones de red.
Eficiencia
Identificación de oportunidades de autoconsumo y optimización energética.
Escalabilidad
Metodología replicable para nuevas redes, localidades y ámbitos de concesión.
CONSCOSA · INNOVACIÓN DIGITAL
contact@conscosa.com
¿Desea evaluar un proyecto de Generación Distribuida?
Ingeniería, modelamiento digital y evaluación técnico-económica para proyectos energéticos.