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PORTADA
(Elaborada por la revista)
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Optimización de Sistema Híbrido Eólico – Fotovoltaico para
Suministro Eléctrico del Edificio T del TecNM - Instituto
Tecnológico de Veracruz
Optimization of a Hybrid Wind-Photovoltaic System for the Electrical Supply
of Building T at TecNM - Technological Institute of Veracruz
Ulises Rocher Ortiz
m24023021@veracruz.tecnm.mx
https://orcid.org/0009-0003-9153-1623
Tecnológico Nacional de México - Instituto Tecnológico de Veracruz
Veracruz - México
José Luis Fernando Palomeque Loyo
jose.pl@veracruz.tecnm.mx
https://orcid.org/0009-0001-6708-294X
Tecnológico Nacional de México - Instituto Tecnológico de Veracruz
Veracruz - México
Francisco Javier Gómez González
francisco.gg@veracruz.tecnm.mx
https://orcid.org/0000-0001-7798-9601
Tecnológico Nacional de México - Instituto Tecnológico de Veracruz
Veracruz - México
Martín Hernández Ordoñez
martin.ho@veracruz.tecnm.mx
https://orcid.org/0000-0002-3740-5736
Tecnológico Nacional de México - Instituto Tecnológico de Veracruz
Veracruz - México
Jorge Arturo Mendoza Sosa
jorge.ms@veracruz.tecnm.mx
https://orcid.org/0009-0008-4027-3157
Tecnológico Nacional de México - Instituto Tecnológico de Veracruz
Veracruz - México
Artículo recibido: 19/02/2026
Aceptado para publicación: 21/03/2026
Conflictos de Intereses: Ninguno que declarar
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RESUMEN
Para este caso de estudio se optimizó un sistema híbrido eólico-fotovoltaico
interconectado a la red en el Edificio T del TecNM - Instituto Tecnológico de Veracruz,
buscando reducir la facturación eléctrica y las emisiones de CO2. La optimización del sistema
híbrido se llevó a cabo mediante la aplicación del software especializado HOMER Pro. De
2,000 soluciones simuladas, se seleccionaron 10 por su alta capacidad de suministro energético.
De estas combinaciones, dos destacaron por su óptimo rendimiento: una centrada en la
economía y otra en la sostenibilidad ambiental. La Combinación 3, elegida por su economía,
tiene un Costo Neto Presente (NPC) de $71,825.93 USD y un Costo Nivelado de Energía
(COE) de $0.0178 USD. Este sistema incluye 110 módulos fotovoltaicos (61.05 kW), 3
aerogeneradores (1.2 kW) y 13 inversores (65 kW), con una fracción renovable del 35.64% y
emisiones de CO2 de 124,765.30 kg/año. La Combinación 9, seleccionada por su rendimiento
ambiental, destaca por una fracción renovable del 94.10% y emisiones de CO2 de 62,276.36
kg/año. Este sistema cuenta con 290 módulos fotovoltaicos (160.95 kW), 3 aerogeneradores
(1.2 kW) y 33 inversores (165 kW), con un NPC de $112,510.90 USD y un COE de $0.0279
USD.
Palabras clave: sistema híbrido, energías renovables, HOMER Pro, energía solar
fotovoltaica, energía eólica
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ABSTRACT
For this case study, a grid-connected hybrid wind-photovoltaic system was optimized
at Building T of the TecNM - Technological Institute of Veracruz, aiming to reduce electricity
bills and CO2 emissions. The hybrid system optimization was performed using the specialized
software HOMER Pro. From 2,000 simulated solutions, 10 were selected for their high energy
supply capacity. Of these combinations, two stood out for their optimal performance: one
focused on cost-effectiveness and the other on environmental sustainability. Combination 3,
chosen for its cost-effectiveness, has a Net Present Cost (NPC) of $71,825.93 and a Levelized
Energy Cost (LEC) of $0.0178. This system includes 110 photovoltaic modules (61.05 kW), 3
wind turbines (1.2 kW), and 13 inverters (65 kW), with a renewable energy share of 35.64%
and CO2 emissions of 124,765.30 kg/year. Combination 9, selected for its environmental
performance, stands out with a renewable energy share of 94.10% and CO2 emissions of
62,276.36 kg/year. This system features 290 photovoltaic modules (160.95 kW), 3 wind
turbines (1.2 kW), and 33 inverters (165 kW), with an NPC of $112,510.90 and a COE of
$0.0279.
Keywords: hybrid system, renewable energies, HOMER Pro, photovoltaic solar energy,
wind energy
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INTRODUCCIÓN
Hoarca J. & colaboradores, (2023) mencionan un diseño comparativo de dimensionamiento
para sistemas de energía renovable basado en los simuladores HOMER e iHOGA. Presentan
en detalle un análisis comparativo de las soluciones obtenidas con los simuladores para el
mismo sistema híbrido. El sistema híbrido incluye paneles fotovoltaicos, convertidor, turbina
eólica, batería, generador diésel y carga eléctrica. Los precios de los componentes del sistema
se obtuvieron de los fabricantes y en la simulación se tuvieron en cuenta los precios actuales
del mercado. Mediante un análisis comparativo entre los dos programas, se observa que
iHOGA presenta algunas desventajas, como la incapacidad para realizar análisis
probabilísticos y el uso de una estrategia de control más compleja debido al empleo de
algoritmos genéticos, lo cual es más difícil de entender para los usuarios.
Khalil, L. y colaboradores, (2021) realizan un análisis utilizando el software HOMER Pro,
donde simulan varios esquemas de plantas de energía; luego, se evalúan esos esquemas para
encontrar la configuración de la planta de energía más optimizada con respecto al costo
operativo, el costo actual neto, las emisiones de gases y la comparación económica.
García, J. y Osma, G., (2023) presentan el dimensionamiento de una microrred y la
caracterización del impacto de siete variables sobre indicadores de viabilidad técnico-
financiera. Para ello, se establece la solución óptima de dimensionamiento de una microrred
aislada a partir de HOMER Pro, la cual busca atender la demanda energética de usuarios
ubicados en una zona no interconectada. El estudio realizado contribuye a la divulgación del
análisis de sensibilidad como herramienta de toma de decisiones en proyectos de microrredes.
HOMER Pro, a diferencia de softwares como iHOGA, cuenta con una interfaz gráfica intuitiva
que facilita la creación y el análisis de modelos, además de contar con una amplia
documentación y soporte técnico, lo que facilita su aprendizaje y uso. Permite al usuario
personalizar muchos parámetros, desde las características de los componentes hasta establecer
los perfiles de carga y las tarifas eléctricas.
Se modela y diseña un sistema híbrido eólico-fotovoltaico interconectado a la red en el Edificio
T del TecNM – Instituto Tecnológico de Veracruz. Este enfoque busca mitigar los altos costos
energéticos, reducir la dependencia de la red eléctrica convencional y mejorar el
aprovechamiento de los recursos renovables disponibles. El objetivo de este artículo es
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seleccionar dos configuraciones óptimas: una desde el punto de vista económico y otra desde
una perspectiva ambiental.
METODOLOGÍA
Descripción del caso de estudio
El Edificio T del ITVER está ubicado en Av. Miguel Ángel de Quevedo 2779, Col. Formando
Hogar, 91897, en Veracruz, Veracruz. Mediante el sitio web Google Earth, se estableció la
ubicación geográfica del lugar, obteniendo las coordenadas (GPS) 19°12'01"N 96°09'40"W.
En las figuras 1 y 2 se muestra un esquema del dimensionamiento del Edificio T realizado con
el software AutoCAD 2025 (Autodesk, (2024).
Figura 1. Dimensionamiento del Edificio T del ITVER
Fuente: Elaboración propia (AutoCAD25).
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Figura 2. Edificio T del ITVER modelado en 3D
Fuente: Elaboración propia (AutoCAD25).
El Instituto Tecnológico de Veracruz cuenta con alrededor de 5,116 estudiantes matriculados
y 580 en curso de preparación. Es una institución de educación superior enfocada en la
formación de personal capacitado en áreas científicas y tecnológicas, con la finalidad de que
sus estudiantes realicen investigaciones que promuevan el desarrollo económico y social de
México.
Por otra parte, la tarifa aplicable al ITVER corresponde a Gran Demanda Media Tensión
Horaria (GDMTH). Esta aplica para empresas con una demanda contratada igual o superior a
100 kW, por lo que el costo por kWh varía según la hora del día, dividiéndose en los periodos
base, intermedio y punta. Esto se aúna a la integración de los cargos por conceptos de
transmisión, distribución, operación del CENACE, operación del suministrador básico,
servicios conexos no MEM, energía y capacidad; por lo tanto, la facturación es más compleja
debido a la variación horaria del precio (CFE, 2024).
Actualmente, la institución cuenta con una demanda contratada de 1,167 kW con una tarifa
horaria en media tensión.
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Caracterización de la demanda
Para esta etapa se realizó un levantamiento de cargas; con la ayuda de la Ecuación 1 se
obtuvieron las potencias totales, las cuales se detallan en la Tabla 1.
Pt = Pza * P * h
Ec. (1)
Donde:
Pt = Potencia total.
Pza = Cantidad.
P = Potencia de consumo en kW.
h = Horas promedio de operación.
Tabla 1. Inventario de equipos consumidores de energía eléctrica del Edificio T
N°
DESCRIPCIÓN
CANTIDAD
(PZA)
CONSUMO
(KW)
HORAS
PROMEDIO DE
OPERACIÓN
(H)
POTEN
CIA
TOTAL
(KWH)
1
Lampara tipo gabinete
2 tubos
0.075
12
134.1
2
Iluminación de riel
0.030
12
1.08
3
Lampara espiral
p/soquet
0.065
12
1.56
4
Contactos
0.180
12
401.76
5
Receptáculos
0.200
4
19.2
6
Aires acondicionados
1.500
12
450
7
Computadoras
0.350
8
53.2
8
Multifuncional
0.450
4
1.8
9
Proyectores
0.500
5
7.5
10
Televisores
0.165
1
0.165
11
Cafeteras
0.720
6
4.32
12
Laptop
0.200
6
8.4
13
Horno de microondas
1.500
1
1.5
14
Regulador
0.005
12
0.18
15
Cargadores
0.030
6
1.44
Consumo Total del Edificio:
1084.77
Fuente: Recuperado de Formato TecNM-GA-05-02 (Sistemas de gestión del ITVER).
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Los consumos son de 1,084.77 kWh, considerando que toda la carga estuviera conectada en un
rango de operación máximo de 12 horas. Se estimó el perfil de demanda utilizando el medidor
de consumo de energía eléctrica “EFI CON100T”, que opera con sistemas monofásicos y
polifásicos (Energía Con100t, 2018). El dispositivo se conectó al interruptor termomagnético
trifásico ubicado en la Subestación 5 de Ingeniería Mecánica del ITVER, en el cual se
realizaron mediciones eléctricas en los meses de marzo, abril y mayo de 2024. Una vez
analizadas las lecturas, se obtuvo la demanda eléctrica semanal, mensual y el consumo
promedio por hora, tal como se observa en la Tabla 2.
Tabla 2. Consumos de energía 2024
ENERGÍA
Meses
Consumo
Promedio
Consumo
Semanal
Consumo
Mensual
kWh
kW
kW
Marzo
59.49
9994.49
49,962.86
Abril
35.40
3705.63
18,531.64
Mayo
70.58
11857.94
59,329.67
Fuente: Elaboración propia (Excel).
Con los datos obtenidos, se graficó el comportamiento de los kWh respecto a las horas de un
día del Edificio T en operación, como se observa en la Figura 3.
Figura 3. Gráfica de la demanda diaria promedio del Edificio T, ITVER
Fuente: Elaboración propia (Excel).
0
20
40
60
80
100
120
140
160
12345678910 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
kWh
Horas del Dia
Demanda Eléctrica Promedio
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De acuerdo con las mediciones eléctricas de los meses de marzo, abril y mayo, se estimó que
la demanda eléctrica promedio del Edificio T del ITVER es de 58 kWh. En la gráfica se observa
que los puntos críticos de consumo de energía eléctrica son de 8:00 a. m. a 8:00 p. m., siendo
12 horas en las cuales todo el edificio está en su máxima operación con personal administrativo,
docente y estudiantes.
Evaluación del Recurso Renovable
Mediante la combinación de dimensionamiento matemático clásico y herramientas
computacionales, se analizaron las variables climáticas y ambientales del sitio que inciden en
el desempeño de las tecnologías de generación propuestas (Cuahuey, M.E y Colaboradores,
2023). Dicho análisis se estructuró en dos ejes principales: el potencial solar y el recurso
eólico., se visitó la página NASA POWER Data Access Viewer; para este caso de estudio las
coordenadas decimales del sitio, corresponden a una latitud de 19.2002465 y una longitud de -
96.1611987. Se estableció una “Extensión de Tiempo” de los años 2020 al 2024 (NASA
POWER, 2024). La irradiación varía entre 3.25 kWh/m² y 6.32 kWh/m², de acuerdo con la
Tabla 3, siendo noviembre, diciembre y enero los meses con menor irradiancia registrada.
Tabla 3. Niveles de irradiación 2020-2024
IRRADIACIÓN DESCENDENTE DE ONDA CORTA
Meses
2020
(kWh/m2)
2021
(kWh/m2)
2022
(kWh/m2)
2023
(kWh/m2)
2024
(kWh/m2)
Enero
3.5
3.36
3.57
4.34
3.34
Febrero
4.16
4.63
4.31
4.74
5.02
Marzo
5.64
5.47
5.43
5.42
5.12
Abril
5.31
5.56
5.97
5.32
5.86
Mayo
5.55
5.82
6.33
5.65
6.32
Junio
6.14
5.06
5.6
5.86
5.55
Julio
6.3
5.69
5.93
5.77
5.27
Agosto
5.37
5.46
6.09
5.89
5.79
Septiembre
4.84
5.3
4.54
6.05
5.32
Octubre
5.25
4.7
4.3
4.47
4.13
Noviembre
4.26
4.12
3.92
3.59
4.75
Diciembre
3.72
4.32
3.54
3.25
3.75
Promedio
5.00
4.96
5.09
5.09
5.02
Fuente: Elaboración propia (Excel).
De acuerdo con el estudio realizado, se obtuvo que la irradiación promedio del 2020 al 2024
fue de 4.99 kWh/m². En la Figura 4 se graficó el comportamiento de la irradiación.
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Figura 4. Gráfica del comportamiento de la irradiación 2020-2024
Fuente: Elaboración propia (Excel).
Con base en la Tabla 4, se observa que la velocidad del viento a 10 metros de altura en el sitio
oscila entre 2.18 m/s y 3.77 m/s, siendo julio, agosto y septiembre los meses con menor viento.
Estos valores son bajos para la mayoría de los aerogeneradores, lo que implica que su
producción será limitada en comparación con la de los módulos fotovoltaicos. De acuerdo con
el estudio realizado, se obtuvo que la velocidad del viento promedio del 2020 al 2024 fue de
3.19 m/s (NASA POWER, 2024).
Tabla 4. Velocidad de viento a 10m máx. 2020-2024
VELOCIDAD DEL VIENTO
Meses
2020
(m/s)
2021
(m/s)
2022
(m/s)
2023
(m/s)
2024
(m/s)
Enero
3.85
3.85
4.31
3.30
3.77
Febrero
4.19
3.83
4.46
4.07
3.55
Marzo
3.48
3.73
3.87
3.48
3.64
Abril
3.52
3.73
3.79
3.77
3.58
Mayo
3.50
3.49
3.22
3.29
3.18
Junio
3.72
3.00
2.90
2.90
3.23
Julio
2.18
2.29
2.09
2.42
2.46
Agosto
2.72
2.51
2.02
2.55
2.25
Septiembre
2.80
2.86
3.56
2.07
2.69
Octubre
3.57
3.43
3.84
3.56
4.07
Noviembre
4.63
3.62
3.68
4.36
3.05
Diciembre
3.89
2.76
3.42
3.94
2.85
Promedio
3.50
3.26
3.43
3.31
3.19
Fuente: Elaboración propia (Excel).
0
1
2
3
4
5
6
7
Irradiación (kWh/m2)
Meses del año
Irradiación Descendente de Onda Corta
2020 2021 2022 2023 2024
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Finalmente, se graficó el comportamiento de la velocidad del viento, como se observa en la
Figura 5.
Figura 5. Gráfica de la velocidad de viento 2020-2024
Fuente: Elaboración propia (Excel).
Arquitectura del sistema propuesto
La arquitectura del sistema encargado de generar energía eléctrica para el caso de estudio
contempla el aprovechamiento de la energía solar fotovoltaica a través de módulos
fotovoltaicos para generar electricidad en corriente directa, ya que en el área existe una gran
disponibilidad del recurso solar. De igual forma, la optimización contempló aerogeneradores
de eje horizontal para aprovechar la energía cinética del viento y convertirla en electricidad en
corriente directa; además, se incluyen inversores para convertir la electricidad generada de
corriente directa a corriente alterna. Por último, en la Tabla 5 se detallan las características de
los componentes del sistema propuesto, y la figura 6 muestra el esquemático de los
componentes del sistema híbrido a optimizar.
0,00
0,50
1,00
1,50
2,00
2,50
3,00
3,50
4,00
4,50
5,00
Viento (m/s)
Meses del año
Velocidad del Viento
2020 (m/s) 2021 (m/s) 2022 (m/s) 2023 (m/s) 2024 (m/s)
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Tabla 5. Características de los componentes del sistema híbrido
COMPONENTES
MARCA
MODELO
CAPACIDAD
COSTO
INICIAL
(USD)
COSTO DE
REEMPLAZO
(USD)
COSTO
DE O&M
(USD)
Panel solar
Connera
CONNERA-
555W
555 W
$148.70
$148.70
$2.97
Aerogenerador
Pikasola
P400W-12V
400 W
$381.36
$381.36
$7.62
Inversor
Beyond
BEYOND5KM2/2
5000 W
$491.00
$491.00
$9.82
Fuente: Elaboración propia (Excel).
Figura 6. Esquemático de los componentes del sistema híbrido eólico-fotovoltaico
Fuente: Elaboración propia (AutoCAD 25).
Optimización del sistema híbrido
Para este fin, se tomaron en consideración diferentes fabricantes, capacidades y características
distintas para los componentes. A partir de los datos obtenidos sobre la demanda energética, la
red eléctrica, los recursos renovables y los componentes del sistema propuesto, se realizó la
optimización del sistema mediante la aplicación del software especializado HOMER Pro (UL
Solutions. (2024). Para esto, se configuró la red en el apartado “Advanced Grid” (Red
avanzada) y se definieron las tarifas como se muestra en la Tabla 6.
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Tabla 6. Definiciones de tarifas
TARIFA
PRECIO
($USD/KWH)
PROGRAMA DE
TARIFAS (H)
Base
0.0010
00:00 - 05:00
Intermedio
0.0017
06:00 - 19:00
22:00 - 23:00
Punta
0.0020
20:00 - 21:00
Fuente: Elaboración propia (Excel) [7].
Se seleccionó el periodo “All week” (Toda la semana). En la Figura 7 se indicaron los horarios
para el programa de tarifas de red; la optimización toma en consideración las 24 horas del día
(estableciendo diferentes periodos de facturación) de enero a diciembre.
Figura 7. Programa de tarifas de red
Fuente: Elaboración propia (HOMER Pro).
En el apartado de carga (Load) se estableció la carga eléctrica (Electric load). De las mediciones
eléctricas realizadas, se seleccionó un día al azar de los meses analizados; Los datos de
demanda se registran con una frecuencia horaria para minimizar el margen de error y cumplir
con los requisitos de entrada del software HOMER Pro (Pisco Vanegas, J. C., & Torres Quijije,
Á. I., 2021), tal como se ilustra en la Tabla 7, esta información se ingresó en la plataforma,
como se muestra en la Figura 8.
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Figura 8. Esquemático de componentes
Fuente: Elaboración propia (HOMER Pro).
Tabla 7. Carga eléctrica
HORA
CARGA
(KW)
HORA
CARGA
(KW)
HORA
CARGA
(KW)
0
12.65
8
44.22
16
50.68
1
12.95
9
60.46
17
37.66
2
11.50
10
65.01
18
35.66
3
13.02
11
66.52
19
29.31
4
11.67
12
81.81
20
22.35
5
12.70
13
70.14
21
17.56
6
11.27
14
78.52
22
13.77
7
16.39
15
64.94
23
12.50
Fuente: Elaboración propia (Excel).
Se empleó un perfil de carga en corriente alterna. La Tabla 8 muestra los datos escalados de la
carga eléctrica considerada en la simulación.
Tabla 8. Datos escalados de la carga eléctrica
Promedio (kWh/año)
312,695.76
Promedio (kWh/mes)
26,057.98
Promedio (kWh/d)
854.36
Promedio (kWh)
35.36
Pico (kW)
131.46
Fuente: Elaboración propia (Excel).
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La optimización puede realizarse de dos formas distintas: automática y manual. Se optó por la
segunda opción, en la cual se estableció el espacio de búsqueda mostrado en la Tabla 9 para
realizar la optimización en el software.
Tabla 9. Espacio de búsqueda
CONFIGURACIÓN MANUAL
#
PIKASOLA-
400W
CONNERA-
555W
BEYOND5KM2/2
1
0
27.75
30
2
1
55.55
60
3
2
61.05
65
4
3
72.15
75
5
88.8
90
6
111
115
7
138.75
140
8
155.4
160
9
160.95
165
10
166.5
170
Fuente: Elaboración propia (Excel).
Por último, es importante mencionar que el tiempo de vida de los componentes es variable; por
ejemplo, los módulos fotovoltaicos tienen 25 años de vida, los aerogeneradores 20 y el inversor
15. Por lo tanto, este último habrá que reemplazarlo a la mitad del tiempo de vida del proyecto
para no afectar el funcionamiento del sistema.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
HOMER realizó la simulación de 2,000 soluciones de diferentes tipos de sistemas, de las cuales
960 eran factibles. Sin embargo, tras un proceso de selección, se identificaron únicamente 10
soluciones que destacan por ofrecer la mayor capacidad de suministro energético. Además,
estas soluciones fueron seleccionadas por cumplir con los criterios de congruencia respecto a
la demanda eléctrica del Edificio T del ITVER, asegurando así un funcionamiento eficiente y
adecuado del sistema.
Para este caso de estudio, se seleccionaron dos combinaciones óptimas: una desde el punto de
vista económico y otra desde una perspectiva ambiental. Para ello, los datos obtenidos en
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HOMER Pro se dividieron en cuatro categorías principales: Arquitectura del sistema (Tabla
10), Costos asociados (Tabla 11), Sistema (Tabla 12) y Energía (Tabla 13).
Esta división permitió una evaluación detallada para obtener la mejor optimización del sistema.
Tabla 10. Arquitectura
ARQUITECTURA
Comb.
CONNERA-
555W
Pikasola-
400W
BEYOND5KM2/2
DISPATCH
#
(Pza)
(kW)
(Pza)
(kW)
(Pza)
(kW)
1
50
27.75
3
1.2
6
30
CC
2
100
55.55
3
1.2
12
60
CC
3
110
61.05
3
1.2
13
65
CC
4
130
72.15
3
1.2
15
75
CC
5
160
88.8
3
1.2
18
90
CC
6
200
111
3
1.2
23
115
CC
7
250
138.75
3
1.2
28
140
CC
8
280
155.4
3
1.2
32
160
CC
9
290
160.95
3
1.2
33
165
CC
10
300
166.5
3
1.2
35
170
CC
Fuente: Elaboración propia (Excel).
Tabla 11. Costos Asociados
COSTOS
Comb.
NPC
COE
Costo de Operación
Capital Inicial
O&M
#
($)
($)
($/yr)
($)
($/yr)
1
$61,364.28
$0.0152
$3,855.28
$11,525.08
$3,764.48
2
$70,010.92
$0.0174
$3,720.08
$21,919.48
$3,550.79
3
$71,825.93
$0.0178
$3,708.51
$23,884.08
$3,526.14
4
$75,653.74
$0.0188
$3,698.60
$27,840.08
$3,490.06
5
$81,840.29
$0.0203
$3,718.13
$33,774.08
$3,470.35
6
$91,275.73
$0.0226
$3,798.00
$42,177.08
$3,484.81
7
$102,508.80
$0.0254
$3,901.89
$52,067.08
$3,523.30
8
$110,199.50
$0.0273
$3,999.79
$58,492.08
$3,568.87
9
$112,510.90
$0.0279
$4,025.58
$60,470.08
$3,581.58
10
$114,868.40
$0.0285
$4,054.94
$62,448.08
$3,597.86
Fuente: Elaboración propia (Excel).
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Tabla 12. Sistema
SISTEMA
Comb.
Fracción
CO2
#
Renovable
(kg/año)
1
17.21 %
163157.3
2
33.53 %
130995.3
3
36.69 %
124765.3
4
42.88 %
112580.3
5
51.18 %
96221.94
6
64.96 %
79847.59
7
81.20 %
67672.73
8
90.94 %
63387.79
9
94.10 %
62266.73
10
97.79 %
61276.36
Fuente: Elaboración propia (Excel).
Tabla 13. Energía
ENERGÍA
Comb
#1
CONNERA-555W/
Producción
(kWh/año)
P400W-2V/
Producción
(kWh/año)
Energía
Generada
(kWh/año)
Demanda
Anual
(kWh/año)
Energía
Comprada
(kWh/año)
1
50,524.18
2,656.59
53,180.77
312,695.76
259,514.99
2
101,139.40
2,656.59
103,795.99
312,695.76
208,899.77
3
111,153.20
2,656.59
113,809.79
312,695.76
198,885.97
4
131,362.90
2,656.59
134,019.49
312,695.76
178,676.27
5
161,677.40
2,656.59
164,333.99
312,695.76
148,361.77
6
202,096.70
2,656.59
204,753.29
312,695.76
107,942.47
7
252,620.90
2,656.59
255,277.49
312,695.76
57,418.27
8
282,935.40
2,656.59
285,591.99
312,695.76
27,103.77
9
293,040.30
2,656.59
295,696.89
312,695.76
16,998.87
10
303,145.10
2,656.59
305,801.69
312,695.76
6,894.07
Fuente: Elaboración propia (Excel).
Ya que la simulación se realizó mediante "Espacio de búsqueda", con la ayuda de la
herramienta Excel se realizaron los cálculos manuales para identificar los parámetros a
optimizar y, de esta forma, cotejar que los resultados de HOMER Pro son fiables. Para esto, en
la Tabla 12 se observa el comportamiento del sistema. Se estimó la fracción renovable de forma
manual y los valores son muy cercanos a los resultados de la optimización de HOMER Pro
hasta llegar al 50%. Después de este porcentaje, el software empieza a interpretarlo como
excedente de electricidad y, por ende, cuesta más trabajo alcanzar una fracción renovable
mayor, por lo que esto ya no sería económicamente viable. En este caso, como el Edificio T
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forma parte de la facturación del ITVER, se puede dar como viable la fracción renovable
calculada y, de esta forma, lograr el autoconsumo de la energía generada.
Por lo tanto, desde un enfoque económico, la Combinación 3 es la mejor opción, ya que
optimiza tanto los costos como la eficiencia del sistema. Tiene un NPC de $71,825.93; se
instalarían 110 módulos fotovoltaicos con una capacidad instalada de 61.05 kW, además de 3
aerogeneradores que aportarán al sistema 1.2 kW. Para satisfacer dicha generación eléctrica,
se necesitarían 13 inversores con una capacidad de 65 kW. El sistema tendría una fracción
renovable del 35.64% con una energía generada de 113,809.79 kWh/año, una generación de
CO2 de 124,765.30 kg/año y un COE de $0. 0178.
Desde el punto de vista ambiental, utilizamos dos parámetros clave para evaluar la
sostenibilidad de las combinaciones: la fracción renovable y las emisiones de CO2. Con base
en estos dos parámetros, la Combinación 9 destaca como la más favorable, ya que presenta una
fracción renovable del 94.10% con una energía generada de 295,696.89 kWh/año y las
emisiones de CO2 más bajas con 62,276.36 kg/año. Esta combinación tiene un NPC de
$112,510.90; se instalarían 290 módulos fotovoltaicos con una capacidad instalada de 160.95
kW y 3 aerogeneradores que aportarán 1.2 kW. Para satisfacer dicha generación eléctrica, se
necesitarían 33 inversores con una capacidad de 165 kW, con un COE de $0.0279. Además, se
contempla que la estrategia de control de despacho sea por CC (Carga por Ciclos).
Retorno de inversión
Con la ayuda de los recibos de luz del ITVER, se pudieron estimar los valores de consumo de
energía y el precio medio en el periodo enero-diciembre de 2024. Actualmente, los consumos
oscilan entre 100,000 kWh y 293,000 kWh anuales; esto varía dependiendo de los meses del
año. Además, la CFE establece un precio medio de facturación de entre $0.1322 USD y
$0.1533 USD por kWh consumido. Para realizar la estimación del retorno de inversión, se
estableció un valor promedio de $0.1440 USD como precio medio de facturación para realizar
las operaciones en este trabajo de investigación.
De acuerdo con la información recabada, el Edificio T tiene un consumo de energía de 26,058
kWh mensuales. Con estos datos, se realizó un estimado de cuál es el porcentaje de la demanda
que abarca el Edificio T sobre la demanda total del ITVER con la ayuda de la Ecuación 2. Para
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este caso de estudio, se ocupará el consumo promedio de 187,526 kWh; en la Ecuación 3 se
aprecia el porcentaje de consumo del Edificio T (PCET) sobre el ITVER.

 󰇛󰇜
Ec. (2)
Donde:
= Porcentaje de consumo edificio T.
 = Consumo edificio T.
 = Consumo ITVER.
100 = Constante.

󰇛󰇜
Ec. (3)
Posteriormente, sustituyendo los valores en la ecuación 4, se realizó la ecuación 5 para saber
el precio total de lo que estaría facturando el edificio T.
 󰇛󰇜󰇛󰇜
Ec. (4)
Donde:
 = Facturación edificio T.
 = Consumo edificio T.
PM = Precio medio.
󰇛󰇜󰇛󰇜
Ec. (5)
Después, al sustituir los valores en la ecuación 6, se elaboró la ecuación 7 para estimar el
retorno de inversión, en el caso de la combinación 3 (enfoque económico).
 

Ec. (6)
Donde:
RI = Retorno de inversión.
NPC = Costo neto presente.
= Energía generada.
= Precio medio de facturación.
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Retorno de inversión:

󰇛 󰇜󰇛󰇜 
Ec. (7)
En el caso de la combinación 9 (enfoque ambiental) se realizó la ecuación 8, para identificar el
tiempo estimado del retorno de inversión.
Retorno de inversión:

󰇛 󰇜󰇛󰇜 
Ec. (8)
La optimización del sistema mediante el software HOMER Pro arroja una IRR (tasa interna de
retorno) del 46% y un ROI (retorno de inversión) del 41%, en un tiempo estimado de 2.2 años,
como se muestra en la Figura 9.
Figura 9. Métricas económicas
Fuente: Recuperado de HOMER Pro.
CONCLUSIONES
A través del proceso de optimización en HOMER Pro, se lograron encontrar las combinaciones
más eficientes en términos tanto económicos como ambientales, basándose en parámetros clave
como el costo neto presente (NPC), el costo nivelado de energía (COE), la fracción renovable
y las emisiones de CO2.
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Desde el punto de vista económico, la Combinación 3 es la mejor opción debido a sus bajos
valores de NPC ($71,825.93 USD) y COE ($0.0178 USD), lo que refleja un sistema de costos
más eficiente y rentable. Sin embargo, para una evaluación ambiental, la Combinación 9 resulta
más favorable, ya que tiene la mayor fracción renovable (94.10%) y las menores emisiones de
CO2 (62,276.36 kg/año), lo que contribuye a una operación más sostenible y con menor
impacto ambiental.
Se proyecta un retorno de inversión de 2.2 años y una vida útil del proyecto de entre 20 y 25
años para los módulos fotovoltaicos y aerogeneradores. En el caso de los inversores, su
duración varía entre 10 y 15 años, por lo que este último habrá que reemplazarlo a la mitad del
tiempo de vida del proyecto para no afectar el funcionamiento del sistema.
Agradecimientos
El autor, Ulises Rocher Ortiz, agradece a la SECIHTI por el valioso apoyo brindado a través
de la beca 1342744, la cual ha sido esencial para el desarrollo de este trabajo. Asimismo,
hago extensivo mi agradecimiento a todas las personas que contribuyeron a la realización de
este estudio. En primer lugar, deseo agradecer a mis mentores: la Mtra. Ana Celeste Argelia
Bermúdez Castillo, el Ing. Eucalit Sánchez García y el Ing. Leodegario Vásquez González; su
experiencia y consejos fueron fundamentales en este proceso. Asimismo, expreso mi gratitud
al Dr. Juan Francisco Mejía Pérez y al Dr. Manuel Alberto Susunaga Miranda por el apoyo
brindado, cuyo respaldo fue clave para alcanzar mis objetivos de formación académica. A mi
compañera, la Ing. Vanessa Ortiz García, por sus valiosas sugerencias y por crear un ambiente
de trabajo colaborativo y motivador. Finalmente, expreso mi gratitud a la División de Estudios
de Posgrado e Investigación del TecNM – Instituto Tecnológico de Veracruz por su apoyo
incondicional y por brindarme las herramientas necesarias para llevar a cabo esta
investigación. Su compromiso con la formación académica y el fomento de la investigación ha
sido fundamental en este proceso.
REFERENCIAS
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https://www.autodesk.com
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© Los autores. Este artículo se publica en Prisma ODS bajo la Licencia Creative Commons Atribución 4.0
Internacional (CC BY 4.0). Esto permite el uso, distribución y reproducción en cualquier medio, incluidos fines
comerciales, siempre que se otorgue la atribución adecuada a los autores y a la fuente original.
: https://doi.org/10.65011/prismaods.v5.i1.173
Cómo citar este artículo (APA 7ª edición):
Rocher Ortiz, U. ., Palomeque Loyo, J. L. F. ., Gómez González, F. J. ., Hernández Ordoñez,
M. ., & Mendoza Sosa, J. A. . (2026). Optimización de Sistema Híbrido Eólico – Fotovoltaico
para Suministro Eléctrico del Edificio T del TecNM - Instituto Tecnológico de
Veracruz. Prisma ODS: Revista Multidisciplinaria Sobre Desarrollo Sostenible, 5(1), 385-
406. https://doi.org/10.65011/prismaods.v5.i1.173