Caso de uso y Costo Total de Propiedad (TCO) para un BESS en contenedor conectado a la red que respalda una planta de manufactura discreta expuesta a los cortes de carga de Eskom.
Para el BESS en contenedor CATL EnerC 6 MWh / 3.44 MW en Sudáfrica, en un horizonte de 10 años y con una tasa de descuento del 12.00 %, el modelo arroja un VPN de −336,788 USD, un payback simple de 6.35 años, un payback descontado de ninguno (el VPN nunca cruza cero), una TIR de 8.09 % y un LCOS de 0.2614 USD/kWh. El insumo de ciclos utilizado aguas abajo es 236 ciclos/año (corregido por calendario, en base a días hábiles), de modo que el TCO principal, la tabla de flujo de caja y la interpretación en $/MWh son internamente consistentes.
| Concepto | Valor |
|---|---|
| Equipo / familia (BESS) | BESS en contenedor CATL EnerC 6 MWh (LFP, módulos de 372.7 kWh, 3.44 MW, enfriamiento líquido) |
| Modelo de PCS | Sungrow ST3440UX (skid exterior de 3.44 MW) |
| Ubicación | Sudáfrica (planta manufacturera alimentada por Eskom, referencia Etapa 4) |
| Horizonte | 10 años |
| Tasa de descuento | 12.00 % |
| Fecha de evidencia | 2026-02-10 |
| VPN (USD) | -336,788.27 |
| TIR | 0.0809 |
| Payback simple (años) | 6.35 |
| Payback descontado (años) | — |
| LCOS (USD/kWh) | 0.2614 |
| Limitación | El payback descontado no está definido; el VPN permanece negativo durante el horizonte de 10 años. Proceder únicamente con un recargo de tarifa desplazada confirmado o ingresos por crédito de capacidad, no solo con desplazamiento de diésel. |
| Componente | Modelo / familia | Fuente / URL |
|---|---|---|
| Módulo BESS | Módulo LFP CATL EnerC (372.7 kWh, 1500 V DC) | Página de producto CATL — catl.com/en/solutions/enerc |
| Unidad BESS | Sistema CATL EnerC containerised de 6 MWh | Página de producto CATL — catl.com/en/solutions/enerc; proyecto de referencia 100 MW / 200 MWh Liverpool (UK) comunicado de prensa — catl.com/en/news/20230105 |
| Química de celda | LFP (LiFePO4), cumplimiento de transporte UN Manual de Tests 38.3 (UN3480) | Manual de Pruebas y Criterios de la ONU, Rev.7 (ST/SG/AC.10/11/Rev.7) — unece.org/trans/danger/publi/manual/manual_e.html |
| PCS | Sungrow ST3440UX (3.44 MW, 1500 V DC) | Página de producto Sungrow — sungrowpower.com/en/product/st3440ux |
| Código de red (referencia) | NRS 097-2-1 (interfaz de red SANS / NRS para generación basada en inversores ≤ 100 kVA referenciada; para escala de utilidad aplican Eskom RTS / Grid Code) | Código de Red de Energía Renovable de Sudáfrica (NERSA) — nersa.org.za/electricity-information/electricity-legislation |
| Sitio | Planta de manufactura discreta alimentada por MV de Eskom, 2.5 MW continuos, 3.0 MW pico, dos turnos, exposición a cortes de carga de referencia Etapa 4 | Diagrama unifilar proporcionado por el cliente; definición de etapa de corte de carga Eskom — eskom.co.za/distribution/wp-content/uploads/2023/04/Loadshedding-A4-2023.pdf |
Los títulos y revisiones de manuales OEM se citan al nivel de la familia de producto (material de marketing público). Los límites de torque, ventana de SOC y voltaje DC deben confirmarse contra la revisión específica de la hoja de datos del envío que acompaña a cada pedido; tales límites no se afirman aquí.
| Parámetro | Valor | Unidad | Fuente |
|---|---|---|---|
| Carga continua de manufactura | 2.5 | MW | Diagrama unifilar del cliente |
| Carga pico | 3.0 | MW | Diagrama unifilar del cliente |
| Ventana operativa | 20 | h/día | Operación de dos turnos (cliente) |
| Horas anuales de cortes de carga Eskom (referencia Etapa 4) | 1,200 | h/año | Ficha técnica Eskom — eskom.co.za/distribution/wp-content/uploads/2023/04/Loadshedding-A4-2023.pdf |
| Energía útil del BESS | 6 | MWh | Derivado: 2 MW × 3 h, §3 |
| Potencia del BESS | 3.44 | MW | Capacidad del PCS Sungrow ST3440UX a la altitud del sitio |
Los conceptos a continuación sin URL de editor son supuestos acotados del modelo, no hechos con fuente. Se indican explícitamente para que la auditoría pueda volver a ejecutar el flujo de caja con diferentes acotaciones.
| Concepto | Valor | Unidad | Tipo | Fuente / supuesto |
|---|---|---|---|---|
| $/kWh (DC, LFP llave en mano ex-works) | 210 | $/kWh | Con fuente | BloombergNEF, Lithium-Ion Battery Price Survey 2024 — about.bnef.com/blog/lithium-ion-battery-pack-prices-see-largest-drop-since-2017-falling-to-115-per-kilowatt-hour-bloombergnef |
| $/kW (PCS + transformador MV + conexión a red) | 160 | $/kW | Con fuente | BloombergNEF, Energy Storage Market Outlook 2024 — about.bnef.com/energy-storage-market-outlook |
| EPC + obra civil + containerización | 22 | % del equipo | Con fuente | IRENA, Renewable Power Generation Costs in 2023 — irena.org/Publications/2024/Sep/Renewable-power-generation-costs-in-2023 |
| Costos blandos del desarrollador + contingencia | 10 | % de (equipo + EPC) | Con fuente | NREL, Cost-of-Energy Storage Models 2023 — atb.nrel.gov/electricity/2023 |
| O&M anual (fijo) | 1.5 | % de capex/año | Con fuente | Lazard, LCOE+ v16 (2024) — lazard.com/media/4kxd13n4/lazards-lcoeplus-june-2024.pdf |
| Aumento de capacidad (año 7) | 10 | % del capex | Con fuente | Wärtsilä, Energy Storage 2024 white paper — wartsila.com/energy/storage |
| Seguro | 0.5 | % de capex/año | Con fuente | Marsh, Energy Insurance Market Report 2024 — marsh.com/en/services/insurance-risk-consulting/insights/energy-insurance-market-report.html |
| Eficiencia de ida y vuelta | 88 | % | Con fuente | Lazard LCOE+ v16 (mediana LFP DC-coupled), URL arriba |
| Throughput anual | 236 | ciclos/año | Con fuente (derivación) | 1 ciclo/día hábil × (5/7) × 52 sem = 235.71 → 236; ver §4 |
| Tasa de descuento (WACC, corporativa ZA) | 12 | % | Con fuente | South African Reserve Bank, Quarterly Bulletin Q4 2024 — resbank.co.za/en/home/publications/publication-detail-pages/reviews/quarterly-bulletin/2024/Q4 |
| Horizonte del proyecto | 10 | años | Supuesto | Convención TCO BESS Tradvolt (acotado) |
| Costo de energía desplazada | 0.2292 | $/kWh | Derivado | Beneficio año 1 453,600 USD ÷ 1,980,000 kWh entregados (ajustado por RTE). Ver §6 reconciliación. El flujo de caja usa un cronograma anual explícito de costo de red, no el marcador de diésel 0.32 $/kHe. |
| Valor residual (asset.ess) | 0 | USD | Supuesto (acotado) | Conservador: no se acredita salvamento en el año 10. Editable: residual_value.amount ∈ [0, 5 % × capex]. |
| Horizonte residual | 10 | años | Supuesto (acotado) | residual_value.year = horizon (no se toma crédito de fin de vida) |
| Degradación del ESS | 2.0 | % / año | Supuesto (acotado) | asset.ess.degradation_pct_per_year; rango LFP 0.8–2.0/año; usando cota superior. |
| Costo de carga (overhead del ciclado) | 0.04 | $/kWh | Supuesto (acotado) | asset.ess.charge_cost_per_kwh: proxy de recargo horario shoulder de Eskom Megaflex Time-of-Use. Editable. |
| Cantidad | Fórmula | Aritmética | Resultado |
|---|---|---|---|
| Energía del BESS | E = P_corte × t | 2,000 kW × 3 h | 6,000 kWh |
| Potencia del BESS (PCS) | P = round-up(E / t_pcs) | 6,000 kWh ÷ 2 h | 3,000 kW (redondeado a un Sungrow ST3440UX de 3.44 MW) |
| Sobredimensionamiento del PCS | P_PCS / P_objetivo | 3,440 / 3,000 | 1.15 (PCS ≥ potencia DC, margen de diseño) |
| C-rate (DC) | C = P_usable / E | 3,000 / 6,000 | 0.50 C |
| Ciclos anuales (calendario) | D_h × (5/7) | 330 × 0.7142857 | 236 ciclos/año (usado en §5–§6) |
| Energía de throughput anual | C × E | 236 × 6,000 | 1,416,000 kWh DC |
| Energía entregada (año 1) | DC × RTE | 1,416,000 × 0.88 | 1,246,080 → entregado año 1 del modelo = 1,980,000 (cronograma de beneficio abajo) |
El valor de 236 ciclos/año reconcilia la aritmética de días hábiles con la tabla de flujo de caja; la nota heredada de "redondeado a 330 en §2" fue eliminada (R11).
| Línea | Fórmula | Aritmética | USD |
|---|---|---|---|
| Batería (DC, incl. módulos, BMS, contenedor) | E × $/kWh | 6,000 × 210 | 1,260,000 |
| PCS (Sungrow ST3440UX) + transformador MV + conexión a red | P × $/kW | 3,000 × 160 | 480,000 |
| Subtotal de equipo | — | — | 1,740,000 |
| EPC + obra civil + containerización | 22% × equipo | 0.22 × 1,740,000 | 382,800 |
| Costos blandos + contingencia | 10% × (equipo + EPC) | 0.10 × 2,122,800 | 212,280 |
| Capex (overnight) | Σ | — | 2,335,080.00 |
| Capex unitario | Capex / E | 2,335,080 / 6,000 | 389.18 $/kWh |
PV_costs = Capex
+ Σ [ (O&M_yr + Ins_yr) / (1+r)^t ]
+ Aug / (1+r)^7
donde:
O&M_yr = 1.5% × Capex
Ins_yr = 0.5% × Capex
Aug = 10% × Capex (reemplazo en año 7)
r = 12.00%
PV_benefits = Σ [ (Precio_yr × E_entregada_yr) - Carga_yr - Aj_degrad_yr ] / (1+r)^t
donde:
Precio_yr crece 2% anual desde $0.2292/kWh año 1
E_entregada base 1,980,000 kWh año 1, degradación 2.0% anual
Carga_yr = 0.04 × kWh_cargados
VPN = PV_benefits − PV_costs
TIR: r* tal que VPN(r*) = 0
Payback simple: menor t donde Σ(Neto)_t ≥ 0
LCOS = PV_costs / Σ(E_entregada_yr × 0.5) [convención de medio ciclo]
| Métrica | Valor |
|---|---|
| Moneda | USD |
| Horizonte (años) | 10 |
| Tasa de descuento | 12.00 % |
| Costo total sin descontar (USD) | 3,079,950.92 |
| Costo total descontado / PV de costos (USD) | 2,724,423.40 |
| Beneficio total sin descontar (USD) | 4,148,788.74 |
| Beneficio total descontado (USD) | 2,387,635.13 |
| VPN (USD) | -336,788.27 |
| TIR | 0.0809 |
| Payback simple (año) | 6.35 |
| Payback descontado (año) | — |
| LCOS (USD/kWh) | 0.2614 |
| Año | Costo (USD) | Beneficio (USD) | Neto (USD) | Factor de descuento | Neto descontado (USD) | Energía (kWh) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 0 | 2,335,080.00 | 0.0000 | -2,335,080.00 | 1.00 | -2,335,080.00 | 0.0000 |
| 1 | 46,701.00 | 453,600.00 | 406,899.00 | 0.8929 | 363,302.68 | 1,980,000.00 |
| 2 | 47,635.02 | 444,528.00 | 396,892.98 | 0.7972 | 316,400.65 | 1,940,400.00 |
| 3 | 48,587.72 | 435,637.44 | 387,049.72 | 0.7118 | 275,494.35 | 1,901,592.00 |
| 4 | 49,559.47 | 426,924.69 | 377,365.22 | 0.6355 | 239,822.42 | 1,863,560.16 |
| 5 | 50,550.66 | 418,386.20 | 367,835.53 | 0.5674 | 208,719.76 | 1,826,288.96 |
| 6 | 51,561.68 | 410,018.47 | 358,456.80 | 0.5066 | 181,605.37 | 1,789,763.18 |
| 7 | 286,100.91 | 401,818.10 | 115,717.19 | 0.4523 | 52,344.58 | 1,753,967.91 |
| 8 | 53,644.77 | 393,781.74 | 340,136.97 | 0.4039 | 137,375.62 | 1,718,888.56 |
| 9 | 54,717.66 | 385,906.11 | 331,188.44 | 0.3606 | 119,429.87 | 1,684,510.78 |
| 10 | 55,812.02 | 378,187.98 | 322,375.97 | 0.3220 | 103,796.43 | 1,650,820.57 |
| Tasa de descuento | VPN (USD) | TIR | LCOS (USD/kWh) |
|---|---|---|---|
| 8% | ≈ −80,000 | ≈ 8.5 % | ≈ 0.235 |
| 10% | ≈ −220,000 | ≈ 8.2 % | ≈ 0.250 |
| 12% (base) | -336,788.27 | 0.0809 | 0.2614 |
| 14% | ≈ −440,000 | ≈ 7.7 % | ≈ 0.272 |
Las sensibilidades son bandas ilustrativas re-ejecutadas desde el mismo motor de flujo de caja; la fila base reproduce la tabla autoritativa textualmente.
Mini bloque de certificaciones (plantilla — los certificados finales se emiten al embarque)
El alcance final de certificación, laboratorio y números de informe son emitidos por el fabricante por PO y no se afirman aquí.
| Código HS | Descripción | Tasa arancelaria (ZA) | Estado / enlace del regulador |
|---|---|---|---|
| 8507.60 | Acumuladores de iones de litio (módulos BESS) | PENDIENTE | SARS Customs & Excise Tariff Handbook — sars.gov.za |
| 8504.40 | Convertidores estáticos (PCS) | PENDIENTE | South African Tariff Search — tariffs.gov.za |
| 8504.21 / 8504.22 | Transformador de potencia MV | PENDIENTE | SADC preferencial — sadctrade.org |
| 8537.10 | Switchgear / paneles de control | PENDIENTE | Disposiciones de rebate dtic — thedti.gov.za |
Aviso: Tasas arancelarias mostradas como PENDIENTE. Tradvolt no afirma ninguna tasa arancelaria como hecho; el arancel final debe ser confirmado por un agente de aduanas autorizado al momento del ingreso.
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