El tamaño óptimo de los sistemas de energía híbrida ha sido considerablemente investigado en estudios previos. Sin embargo, la mayoría de los estudios se enfocaron únicamente en suministrar cargas eléctricas de corriente alterna mediante fuentes de energía renovable (FER) y sistemas de almacenamiento de energía (SAE). En este documento, se optimiza un sistema de energía híbrida que incluye un sistema fotovoltaico (PV), SAE, celda de combustible (FC), caldera de gas natural (NG), controlador de carga térmica (TLC) y convertidor para abastecer diferentes demandas de carga. Se presentan tres escenarios para investigar la viabilidad del sistema energético. Se analizan los aspectos ambientales de cada sistema, ya que hay fuentes consumidoras de gas natural en la estructura del sistema. Se realiza un análisis de sensibilidad sobre los parámetros influyentes del sistema, como la tasa de inflación y la tasa de interés. Los resultados de la simulación muestran que el sistema de energía híbrida propuesto es económicamente y técnicamente viable. El costo neto presente (NPC) y el costo de energía (COE) del sistema se obtienen en $230,223 y $0.0409, respectivamente. Los resultados indican que el TLC desempeña un papel clave en la operación óptima del sistema fotovoltaico y en la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero.