Compensación de energía reactiva en un edificio con generación fotovoltaica

TRABAJO DE FIN DE GRADO G ado en Ingenie ía de la Ene gía COMPENSACIÓN DE ENERGÍA REACTIVA EN UN EDIFICIO CON GENERACIÓN FOTOVOLTAICA Memo ia Au o : Alejand o Sou o Láza o Di ec o : Edua d Bullich Massegué Con oca o ia: Sep iemb e 2024 Compensación de ene gía eac i a en un edi icio con gene ación o o ol aica i Resumen En un sis ema de co ien e al e na, ípico en la mayo ía de las ins alaciones eléc icas, se consumen dos ipos de ene gía: la ene gía ac i a y la ene gía eac i a. La ene gía ac i a es la que ealiza un abajo ú il, mien as que la ene gía eac i a no p opo ciona ninguno. De odos modos, la ene gía eac i a es esencial pa a el co ec o uncionamien o de algunos equipos eléc icos como mo o es o ans o mado es, en e o os. No obs an e, un exceso de ene gía eac i a en una ins alación eléc ica puede desencadena a ios p oblemas impo an es, en e ellos la disminución del ac o de po encia. Un bajo ac o de po encia puede esul a en pé didas de capacidad en las líneas de dis ibución y, po lo an o, en la necesidad de sob edimensiona algunos equipos o cableado. Po ello, las come cializado as eléc icas imponen una penalización económica a aquellas ins alaciones con un bajo ac o de po encia. Los sis emas de gene ación sola o o ol aica son conocidos po se uen es de ene gía limpia, pe o su in eg ación en las ins alaciones eléc icas puede gene a p oblemas elacionados con el ac o de po encia. El obje i o de es e p oyec o es analiza la p oblemá ica del exceso de ene gía eac i a en las ins alaciones eléc icas, e alua el impac o que un sis ema de gene ación sola o o ol aica puede ene sob e el ac o de po encia y cuan i ica las penalizaciones económicas que se le pueden asocia . Finalmen e, se ealizan dos es udios en los que se compensa el exceso de ene gía eac i a en dos escena ios di e en es: uno sin sis ema de gene ación o o ol aica y o o con dicho sis ema in eg ado. Memo ia T abajo de Fin de G ado ii Compensación de ene gía eac i a en un edi icio con gene ación o o ol aica iii Resum En un sis ema de co en al e n, ípic a la majo ia de les ins al·lacions elèc iques, es consumeixen dos ipus d'ene gia: l'ene gia ac i a i l'ene gia eac i a. L'ene gia ac i a és la que a un eball ú il, men e que l'ene gia eac i a no en p opo ciona cap. De o a mane a, l'ene gia eac i a és essencial pe al uncionamen co ec e d'alguns equips elèc ics com a a mo o s o ans o mado s, en e d'al es. No obs an això, un excés d'ene gia eac i a en una ins al·lació elèc ica po desencadena di e sos p oblemes impo an s, en e ells la disminució del ac o de po ència. Un baix ac o de po ència po esul a en pè dues de po ència a les línies de dis ibució i, pe an , la necessi a de sob edimensiona alguns equips o cableja . Pe això, les come ciali zado es elèc iques imposen una penali zació econòmica a les ins al·lacions amb un baix ac o de po ència. Els sis emes de gene ació sola o o ol aica són conegu s pe què són on s d'ene gia ne a, pe ò la se a in eg ació a les ins al·lacions elèc iques po gene a p oblemes elaciona s amb el ac o de po ència. L'objec iu d'aques p ojec e és anali za la p oblemà ica de l'excés d'ene gia eac i a a les ins al·lacions elèc iques, a alua l'impac e que po eni un sis ema de gene ació sola o o ol aica sob e el ac o de po ència i quan i ica les penali zacions econòmiques que se li poden associa . Finalmen , es an dos es udis en què es compensa l'excés d'ene gia eac i a en dos escena is di e en s: un sense sis ema de gene ació o o ol aica i un al e amb aques sis ema in eg a . Memo ia T abajo de Fin de G ado i Compensación de ene gía eac i a en un edi icio con gene ación o o ol aica Abs ac In an al e na ing cu en sys em, ypical in mos elec ical ins alla ions, wo ypes o ene gy a e consumed: ac i e ene gy and eac i e ene gy. Ac i e ene gy is he one ha pe o ms use ul wo k, while eac i e ene gy does no p o ide any. Howe e , eac i e ene gy is essen ial o he p ope unc ioning o ce ain elec ical equipmen such as mo o s o ans o me s, among o he s. Ne e heless, an excess o eac i e ene gy in an elec ical ins alla ion can lead o a ious signi ican issues, including a educ ion in he powe ac o . A low powe ac o can esul in powe losses in dis ibu ion lines and, he e o e, he need o o e size ce ain equipmen o wi ing. Fo his eason, elec ic u ili ies impose economic penal ies on ins alla ions wi h a low powe ac o . Sola pho o ol aic gene a ion sys ems a e known o being sou ces o clean ene gy, bu hei in eg a ion in o elec ical ins alla ions can c ea e issues ela ed o he powe ac o . The objec i e o his p ojec is o analyze he p oblem o excess eac i e ene gy in elec ical ins alla ions, e alua e he impac ha a sola pho o ol aic gene a ion sys em can ha e on he powe ac o , and quan i y he associa ed economic penal ies. Finally, wo s udies a e conduc ed whe e he excess eac i e ene gy is compensa ed in wo di e en scena ios: one wi hou a pho o ol aic gene a ion sys em and ano he wi h he sys em in eg a ed. Memo ia T abajo de Fin de G ado i Compensación de ene gía eac i a en un edi icio con gene ación o o ol aica ii Ag adecimien os Quie o ag adece a las pe sonas que me han apoyado du an e odo es e iempo. En p ime luga , a mi di ec o de TFG, Edua d Bullich, po su ayuda y dedicación a lo la go de es e p oceso, y po sus conocimien os y o ien ación pa a el buen desa ollo de es e abajo. A Héc o Alomà, po sus enseñanzas que han sido an impo an es pa a la ealización de es e p oyec o. A mis pad es Anxo y Ana, y a mi he mana I ene, po es a siemp e ahí y po apoya me en odas mis decisiones. A mi pa eja Ca lo a, po su apoyo incondicional, y a mis amigos, que siemp e han es ado dispues os a saca me una son isa cuando más lo necesi aba. G acias a odos po es a a mi lado en es e camino. Memo ia T abajo de Fin de G ado xi Compensación de ene gía eac i a en un edi icio con gene ación o o ol aica 15 1. In oducción El p esen e T abajo de Fin de G ado, i ulado Compensación de ene gía eac i a en un edi icio con gene ación o o ol aica, a a una de las di e en es mane as pa a compensa la Ene gía Reac i a induc i a en una ins alación eléc ica, en es e caso un edi icio de o icinas de la ciudad de l’Hospi ale de Llob ega , Ba celona. 1.1 Es uc u a del abajo El p esen e in o me se di ide en es pa es di e enciadas: En la p ime a pa e del abajo se exponen los p oblemas que puede gene a el exceso de ene gía eac i a en las ins alaciones eléc icas, las penalizaciones que iene en las ac u as eléc icas po la disminución del ac o de po encia, los mé odos pa a compensa la ene gía eac i a induc i a, an o los ipos de disposi i os u ilizados como la ubicación de es os en las ins alaciones y, po úl imo, el impac o de la gene ación o o ol aica en el ac o de po encia. En la segunda pa e del abajo, se explica la me odología que se debe u iliza pa a ealiza una co ec a compensación de la po encia eac i a y de qué mane a puede a ec a la gene ación sola o o ol aica en la compensación de eac i a. Po úl imo, en la e ce a pa e del abajo, se ealiza un es udio en un edi icio de o icinas de g andes dimensiones si uado en l’Hospi ale de Llob ega , en el cual exis e una ins alación sola o o ol aica. 1.2 Obje i os del abajo El obje i o p incipal de es e p oyec o es el de compensa la ene gía eac i a gene ada en un edi icio de o icinas, con gene ación sola o o ol aica, median e la ins alación de una ba e ía de condensado es. Pa a pode log a lo, se exponen o os obje i os secunda ios: ▪ Indaga e in es iga ace ca de la in e acción en e los sis emas de gene ación o o ol aica y las ins alaciones eléc icas. Memo ia T abajo de Fin de G ado 16 ▪ Conoce las cualidades y en ajas de los sis emas de compensación de ene gía eac i a en las ins alaciones. ▪ Es udia las des en ajas y penalizaciones que puede habe en una ins alación con exceso de ene gía eac i a ▪ Realiza una simulación pa a pode alida el uncionamien o del sis ema de compensación de eac i a escogido en el p esen e p oyec o. 1.3 Alcance Po lo an o, una ez expues os los obje i os que se desean cumpli a lo la go del p oyec o, se deben enume a unas especi icaciones a ene en cuen a: ▪ Debido a que las ho as de sol dia ias no se pueden cuan i ica con exac i ud, se gene a un pe il o o ol aico ho a io du an e un año. Es e pe il o o ol aico se ob iene de una base de da os pa a e i a c ea uno desde 0. ▪ A causa de la di icul ad a la ho a de encon a consumos ene gé icos de g andes edi icios de o icinas pa a la ealización del es udio, se han ecopilado los consumos de ene gía de una i ienda uni amilia . Se ealizan una se ie de cálculos pa a ex apola es os da os pa a que se asemejen lo máximo posible al consumo ene gé ico de un edi icio g ande de o icinas. ▪ En es e p oyec o se u iliza la ba e ía de condensado es como mé odo de compensación de ene gía eac i a. También exis en o as o mas de compensa la ene gía eac i a como, po ejemplo, el uso de los p opios in e so es de la ins alación o o ol aica, aunque en es e caso no se end án en cuen a. ▪ En es e p oyec o no se dimensiona la pa e de ins alación o o ol aica. Se de e mina la po encia pico que debe ene la ins alación sola o o ol aica y se calcula su supe icie de gene ación ene gé ica. Compensación de ene gía eac i a en un edi icio con gene ación o o ol aica 17 2. Es ado del a e 2.1 In oducción gene al Hoy en día, como bien se sabe, las edes eléc icas de po encia u ilizan co ien e al e na como ecnología de anspo e y dis ibución de ene gía. En es e ipo de co ien e, además de la Po encia Ac i a, su ge el concep o de Po encia Reac i a. A di e encia de la po encia ac i a, la po encia eac i a no p opo ciona ningún abajo ú il, pe o en cambio hace que las pé didas eléc icas aumen en y, po lo an o, que se deban sob edimensiona los equipos. Aquí es donde apa ece el é mino de la Po encia Apa en e. La po encia apa en e es la po encia o al consumida po un equipo eléc ico, que se puede calcula como la suma en e la po encia ac i a y la po encia eac i a. Pa a pode en ende mejo de qué mane a a ec a la p esencia de po encia eac i a en la ed, se u iliza án las siguien es ecuaciones: (i) La siguien e ecuación equi ale al cálculo de la po encia apa en e: 𝑆=√𝑃2+𝑄2 Donde: S = Po encia Apa en e (Po encia o al) en ol io-ampe io (VA) P = Po encia Ac i a (Po encia ú il) en a ios (W) Q = Ene gía Reac i a (Po encia no ú il) en ol io-ampe io eac i o (VA ) Como se puede obse a , la po encia apa en e no es simplemen e la suma di ec a de la po encia eac i a y la po encia ac i a, sino la suma cuad á ica de ellas. Memo ia T abajo de Fin de G ado 18 Es e concep o se puede en ende mejo obse ando el conocido “T iángulo de Po encia”. El iángulo de po encia es una ep esen ación g á ica donde se puede e cla amen e la elación en e las es di e en es po encias que apa ecen en un sis ema de Co ien e Al e na (AC). Figu a 2.1. T iángulo de Po encia Más adelan e, se explica el concep o eléc ico del Fac o de Po encia, que oma á g an impo ancia a la ho a de desa olla es e p oyec o. (ii) Po o o lado, la po encia apa en e ambién se puede de ini como el p oduc o en e la ensión ( ol aje) y la co ien e (in ensidad) que ci cula po un conduc o : 𝑆=𝑉·𝐼 Donde: S = Po encia Apa en e (VA) V = Vol aje (V) I = In ensidad (A) Compensación de ene gía eac i a en un edi icio con gene ación o o ol aica 19 En consecuencia, cuan o mayo sea la ensión y la co ien e que ci cula po un conduc o , mayo po encia se gene a. (iii) La siguien e ecuación pe mi e calcula la po encia eléc ica disipada, es deci , las pé didas eléc icas gene adas po el e ec o Joule. Es e enómeno ocu e cuando la co ien e eléc ica pasa a a és de un conduc o que posee una esis encia, p o ocando que pa e de la ene gía eléc ica se ans o me en calo y gene ando así pé didas en el sis ema. 𝑃=𝐼2·𝑅 Donde: P = Pé didas eléc icas gene adas en el conduc o I = In ensidad que ci cula a a és del conduc o R = Resis encia que p esen a el conduc o (i ) Po úl imo, la siguien e ecuación es la que pe mi e ealiza el dimensionamien o del cableado pa a e i a p oblemas en cuan o a las pé didas: 𝐴=√3·ρ·L·I·cosφ ∆V Donde: A = Sección del conduc o (mm2) ρ = Resis i idad del conduc o (Ω · mm2/m) L = Longi ud del conduc o (m) Memo ia T abajo de Fin de G ado 20 I = Co ien e que ci cula a a és el conduc o (A) ∆V = Di e encia de po encial en e el inicio y el inal de la línea eléc ica (V) Como se puede obse a en es a ecuación, la sección del conduc o es di ec amen e p opo cional a la in ensidad que ci cula po el mismo. Po lo an o, pa a ealiza un buen dimensionado de la sección de un conduc o , hay que ene en cuen a la in ensidad que ci cula po el mismo. Es deci , cuan o mayo sea la in ensidad, mayo debe á se la sección del cableado. Una ez p esen adas es as ecuaciones, ya se puede explica con mayo acilidad cómo a ec a la p esencia de ene gía eac i a en la ed eléc ica. An e odo, en la p ime a ecuación, se puede obse a cómo a medida que la ene gía eac i a a aumen ando en una ins alación, la po encia apa en e ambién aumen a de mane a simila . Aho a si pasamos a la segunda ecuación, y como se ha mencionado an e io men e, la po encia eac i a ambién se puede calcula como el p oduc o del ol aje y la in ensidad que ci cula po un cable. Po lo an o, si la po encia apa en e aumen a debido al inc emen o de la po encia eac i a, y se quie e man ene una ensión es able, la in ensidad que ci cula po la ed se e á inc emen ada. En la e ce a ecuación, se demues a que las pé didas eléc icas es án di ec amen e elacionadas con la can idad de in ensidad que ci cula po un conduc o . En consecuencia, al ene un al o ni el de in ensidad se gene an más pé didas po e ec o Joule y, po lo an o, la e iciencia eléc ica disminuye. Po úl imo, en la cua a ecuación, se puede obse a cómo la sección de los conduc o es eléc icos es di ec amen e p opo cional a la in ensidad que ci cula po ellos. Así, y como se ha explicado an e io men e, cuan o mayo sea la co ien e que ci cule po una línea eléc ica, mayo debe se la sección de és a, y mayo cos e económico iene el dimensionado del cableado. O o p oblema causado po la p esencia excesi a de po encia eac i a en las ins alaciones es la disminución de la capacidad de ansmisión y dis ibución de la ene gía ac i a (ene gía ú il). Pa a pode en ende lo con mayo cla idad se expone un ejemplo numé ico donde hay dos ins alaciones eléc icas con la misma demanda de po encia ac i a, pe o con di e en e demanda de po encia eac i a. Compensación de ene gía eac i a en un edi icio con gene ación o o ol aica 21 Pa a es e análisis, se u iliza la ecuación (i), que pe mi e demos a cómo la p esencia de po encia eac i a a ec a al aumen o de la po encia apa en e del sis ema, y po lo an o, a ec a nega i amen e al endimien o del mismo. Ins alación A (mayo demanda de eac i a): P = 60 kW Q = 40 kVA 𝑆=√𝑃2+𝑄2=√602+402=72,11 𝑘𝑉𝐴 S = Po encia Apa en e = 72,11 kVA Ins alación B (meno demanda de eac i a): P = Po encia Ac i a = 60 kW Q = Po encia Reac i a = 15 kVA 𝑆=√𝑃2+𝑄2=√602+402=72,11 𝑘𝑉𝐴 S = Po encia Apa en e = 61,84 kVA En la siguien e abla se ep esen an los esul ados del cálculo an e io pa a pode e con mayo cla idad los e ec os del exceso de po encia eac i a en las ins alaciones: Memo ia T abajo de Fin de G ado 22 Ins alación Po encia Ac i a (kW) Po encia Reac i a (kVA ) Po encia Apa en e (kVA) A (mayo Q) 60 40 72,11 B (meno Q) 60 15 61,84 Tabla 2.1. E ec os del exceso de eac i a en las ins alaciones Como se puede obse a cla amen e en la abla, las come cializado as deben apo a un 15 % más de po encia a la ins alación A en compa ación con la ins alación B pa a apo a la misma can idad de po encia ac i a. Po lo an o, es necesa io sob edimensiona las líneas de anspo e pa a e i a pé didas de e iciencia en el sis ema. Po ello, las come cializado as ene gé icas aplican una penalización económica a los i ula es de las ins alaciones con un consumo de ene gía eac i a ele ado espec o al consumo de ene gía ac i a. En el siguien e apa ado, se desc iben es as penalizaciones más a ondo. 2.2 Ta i a eléc ica y penalizaciones po bajo ac o de po encia Como se ha explicado en el apa ado an e io , la ene gía eac i a ocupa capacidad en las líneas de ansmisión y dis ibución. Es o hace que la ene gía ú il que puede se consumida po los usua ios se eduzca, disminuyendo así la e iciencia del sis ema eléc ico. Po es a azón, las come cializado as eléc icas se en o zadas a aplica una penalización a las ins alaciones con al o consumo de ene gía eac i a. Es deci , penalizan a las ins alaciones eléc icas con un bajo ac o de po encia. El Fac o de Po encia (FdP), o cos (ϕ), es una medida que de e mina la e iciencia en el uso de la ene gía eléc ica en un sis ema. Se puede de ini de dos mane as: la elación en e la po encia ac i a y la po encia apa en e, y la elación en e la po encia ac i a y la po encia eac i a. Compensación de ene gía eac i a en un edi icio con gene ación o o ol aica 23 𝐹𝑑𝑃=cos(𝜑)=𝑃 𝑆=𝑃 √𝑃2+𝑄2 Donde: FdP = Fac o de Po encia (adimensional). cos (ϕ) = Ángulo de des ase en e la co ien e y el ol aje. P = Po encia Ac i a (W) S = Po encia Apa en e (VA) Q = Po encia Reac i a (VA ) Si el ac o de po encia es uni a io, es deci , FdP = 1, oda la po encia suminis ada (S) po la compañía eléc ica es u ilizada pa a ealiza abajo ú il (P), no hay po encia eac i a en la ins alación, y, po lo an o, se ía un caso ideal. En cambio, si el FP ≠ 1, la ins alación es á demandando po encia eac i a. De aquí en adelan e, se puede es ablece una elación di ec a en e un bajo ac o de po encia y un exceso en el consumo ene gía eac i a en las ins alaciones eléc icas. A con inuación, se explica de qué mane a se penaliza la ene gía eac i a en las ac u as eléc icas. 2.2.1 Ta i as Eléc icas En el me cado lib e de ene gía eléc ica, los ipos de a i as se pueden di e encia en: Ta i as 2.0TD: Aquellas a i as cuya po encia con a ada es igual o meno a 15 kW y la ensión de suminis o es in e io a 1 kV (Baja Tensión). Ta i as 3.0TD: Aquellas a i as cuya po encia con a ada es supe io a 15 kW y la ensión de suminis o es in e io a 1 kV (Baja Tensión). Ta i as 6.1TD: Aquellas a i as que no ienen umb al de po encia con a ada y el suminis o es igual o mayo a 1 kV (Al a Tensión). Memo ia T abajo de Fin de G ado 30 2.3.3. Ba e ías Au omá icas de Condensado es La Ba e ía de Condensado es es uno de los equipos más conocidos y u ilizados a la ho a de compensa ene gía eac i a en las ins alaciones eléc icas. U iliza una combinación de condensado es de di e sas capacidades pa a compensa la po encia eac i a induc i a, ajus ando el ac o de po encia obje i o de mane a p ecisa. Es e p oceso pe mi e alcanza el cos (ϕ) deseado, mejo ando así el endimien o y la e iciencia del sis ema eléc ico. Como se ha comen ado al p incipio del p oyec o, se u iliza las ba e ías de condensado es pa a a a de compensa la ene gía eac i a gene ada po las ca gas induc i as del edi icio obje o de es udio y, de es a mane a, e i a las penalizaciones en la ac u a eléc ica po un bajo cos (ϕ). A con inuación, se explica con más de alle el uncionamien o de las ba e ías au omá icas de condensado es como mé odo de compensación de eac i a. 2.4 Funcionamien o y aplicación de las ba e ías de condensado es en la compensación de eac i a Las ba e ías de condensado es son equipos diseñados pa a compensa la ene gía eac i a induc i a en unción de las necesidades de cada ins alación en iempo eal. Como su p opio nomb e indica, es án o madas po una combinación de condensado es que, al conec a se, gene an ene gía eac i a capaci i a pa a compensa la ene gía eac i a induc i a exis en e en la ins alación. Compensación de ene gía eac i a en un edi icio con gene ación o o ol aica 31 Figu a 2.4. Condensado i ásico pa a la compensación de ene gía eac i a induc i a Una de las pa es más impo an es de las ba e ías de condensado es es el egulado , el ce eb o de la ba e ía. El egulado pe mi e medi la co ien e exis en e del sis ema eléc ico, median e el ans o mado de co ien e conec ado en una de las ases, y se enca ga de en ia señales pa a ac i a o desac i a los escalones co espondien es pa a una co ec a compensación. Median e el egulado se pueden con igu a las necesidades especí icas de cada ins alación como, po ejemplo, con igu a el cos (ϕ) obje i o pa a la compensación. Figu a 2.5. Regulado de la ba e ía de condensado es El ans o mado de co ien e debe se ins alado a con inuación del in e up o gene al de la ins alación pa a que, de es a mane a, pueda medi an o el consumo de oda la ins alación, como el p opio consumo de la ba e ía de condensado es. Memo ia T abajo de Fin de G ado 32 Figu a 2.6. T ans o mado de co ien e de núcleo Los escalones son ag upaciones de condensado es, con di e en es capacidades, que se ac i an o se desac i an según la ene gía eac i a demandada. Al conjun o de los escalones se le llama o mación. Po ejemplo, una ba e ía de condensado es con una capacidad o al de 20 kVA puede es a di idida en dos escalones de 10 kVA cada uno. Es o pe mi e que, si la demanda de ene gía eac i a es de 10 kVA , solo se ac i e uno de los escalones, op imizando la compensación y mejo ando la e iciencia del sis ema. Cada uno de es os escalones se ac i a o desac i a median e los con ac o es, que no son más que in e up o es que cie an o ab en el ci cui o de po encia median e una señal eléc ica en iada po el egulado . Tene una buena dis ibución de po encia en los escalones es p imo dial pa a pode man ene una óp ima compensación de eac i a según demanda. Una de las mane as pa a log a lo, es dis ibui los escalones en di e en es po encias. A con inuación, se mues a un ejemplo con dos ba e ías de condensado es de la misma capacidad, pe o de di e en e o mación en cuan o al escalonado: Ba e ía de Condensado es A Po encia = 30 kVA Núme o de Escalones = 3 Fo mación de los escalones: 10 + 10 + 10 kVA Compensación de ene gía eac i a en un edi icio con gene ación o o ol aica 33 Ba e ía de Condensado es B Po encia = 30 kVA Núme o de escalones = 3 Fo mación de los escalones: 5 + 10 + 15 kVA A p io i, dado que ambas ba e ías ienen una po encia de 30 kVA , pod ía conside a se que son igual de e icien es. Sin emba go, al ene que compensa un consumo de ene gía eac i a induc i a a iable en el iempo, su desempeño no es el mismo. Las a iaciones en la demanda de eac i a in luyen en cómo cada ba e ía se ajus a a los cambios, a ec ando su e icacia a la ho a de compensa . Tabla 2.7. Demanda de eac i a y compensación de una ba e ía de condensado es con escalones de igual capacidad Memo ia T abajo de Fin de G ado 34 Figu a 2.7. Rep esen ación g á ica de la compensación de una ba e ía de condensado es con una o mación poco e icien e En es e caso, se obse a cla amen e que la ba e ía no log a compensa adecuadamen e la ene gía eac i a p esen e en la ins alación. Es o se debe a una con igu ación poco e ec i a de sus escalones, lo que esul a en una e iciencia muy baja. Tabla 2.8. Demanda de eac i a y compensación de una ba e ía de condensado es con escalones de di e en e capacidad Compensación de ene gía eac i a en un edi icio con gene ación o o ol aica 35 Figu a 2.8. Rep esen ación g á ica de la compensación de una ba e ía de condensado es con una o mación muy e icien e En es e caso, se obse a que la ba e ía es capaz de ajus a ácilmen e su compensación a la demanda de la ins alación en odo momen o. De es e modo, se puede conclui que, pa a maximiza la e iciencia de una ba e ía de condensado es, es undamen al que sus escalones engan di e en es capacidades. 2.5 Impac o de la gene ación sola o o ol aica en el ac o de po encia Una de las cla es de es e p oyec o es en ende cómo y de qué mane a a ec a la gene ación o o ol aica a la compensación de eac i a. Pa a pode sol en a es e p oblema, p ime o se ienen que conoce qué e ec os iene sob e el ac o de po encia. Memo ia T abajo de Fin de G ado 36 Figu a 2.9. P oblemá ica de las Ins alaciones Fo o ol aicas con el ac o de po encia Cuando se ins ala un sis ema de au oconsumo, el consumo de ene gía ac i a (kWh) p o enien e de la ed, y egis ado po el con ado de la compañía eléc ica, se educe en unción de la can idad de po encia que el sis ema inyec a en cada momen o, en compa ación con lo que se consume bajo las mismas condiciones sin la gene ación o o ol aica. Aunque la ene gía ac i a se haya educido po la inyección de elec icidad po pa e de la ins alación o o ol aica, el consumo de eac i a segui á siendo el mismo y, como se ha obse ado an e io men e en el apa ado 2.1, cuan o mayo sea la di e encia en e ene gía ac i a y ene gía eac i a, meno es el cos (ϕ), y, po lo an o, mayo es las penalizaciones en las ac u as eléc icas. A con inuación, se expone un ejemplo donde se puede obse a cla amen e es e e ec o: Ejemplo: ▪ Se supone que hay dos ins alaciones: Ins alación A e ins alación B. ▪ Ins alación A: no dispone de ins alación o o ol aica pa a el au oconsumo. ▪ Ins alación B: sí dispone de ins alación o o ol aica pa a el au oconsumo. ▪ Las dos ins alaciones consumen la misma can idad de ene gía ac i a, en es e caso 10 kWh, y a su ez consumen 3 kVA h de ene gía eac i a. ▪ El sis ema o o ol aico de la Ins alación B le apo a 2 kWh de ene gía ac i a. Compensación de ene gía eac i a en un edi icio con gene ación o o ol aica 37 Seguidamen e, se ealizan una se ie de cálculos pa a e qué ins alación end á mayo penalización de eac i a Ins alación A: Ene gía Ac i a leída po el con ado de la compañía eléc ica: 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔í𝑎 𝐴𝑐𝑡𝑖𝑣𝑎 𝑙𝑒í𝑑𝑎=10 𝑘𝑊ℎ Ene gía Reac i a leída po el con ado de la compañía eléc ica: 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔í𝑎 𝑅𝑒𝑎𝑐𝑡𝑖𝑣𝑎 𝑙𝑒í𝑑𝑎=3 𝑘𝑉𝐴𝑟ℎ Coseno de Phi leído po el con ado de la compañía eléc ica: cos(φ)=𝑃 𝑆=𝑃 √𝑃2+𝑄2=10 √102+32=0,9578 Como el Coseno de Phi es igual a 0,9578 y po lo an o mayo a 0,95, la ins alación A no se e á penalizada económicamen e po eac i a en la ac u a eléc ica. Ins alación B: Ene gía Ac i a leída po el con ado de la compañía eléc ica: Al consumo eléc ico de la ins alación se le es a el apo e ene gé ico de la ins alación o o ol aica: 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔í𝑎 𝐴𝑐𝑡𝑖𝑣𝑎 𝑙𝑒í𝑑𝑎=10 𝑘𝑊ℎ−2𝑘𝑊ℎ=8𝑘𝑊ℎ Ene gía Reac i a leída po el con ado de la compañía eléc ica: 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔í𝑎 𝑅𝑒𝑎𝑐𝑡𝑖𝑣𝑎 𝑙𝑒í𝑑𝑎=3 𝑘𝑉𝐴𝑟ℎ Coseno de Phi leído po el con ado de la compañía eléc ica: cos(φ)=𝑃 𝑆=𝑃 √𝑃2+𝑄2=8 √102+32=0,9363 Memo ia T abajo de Fin de G ado 38 En es e caso, el Coseno de Phi es igual a 0,9363 y po ende meno a 0,95, po lo que la ins alación B sí se e á penalizada po eac i a en la ac u a eléc ica. A con inuación, se mues a una abla esumen del ejemplo an e io pa a e con mayo cla idad los esul ados. Consumos de ene gía Ins alación A Ins alación B Ene gía Ac i a Consumida (kWh) 10 10 Ene gía Ac i a Gene ada po la FV (kWh) 0 2 Ene gía Reac i a Consumida 3 3 Coseno de Phi 0,9578 0,9363 Tabla 2.9. Compa ación en e la penalización de eac i a en una ins alación con y sin gene ación o o ol aica Como se ha podido obse a en la abla an e io , en algunos casos, aunque la ins alación o o ol aica apo e un aho o en el consumo de ene gía ac i a, puede causa que se aplique una penalización po exceso de ene gía eac i a en las ac u as eléc icas. 2.6 Resumen La compensación de ene gía eac i a en las ins alaciones eléc icas es esencial pa a e i a p oblemas como sob eca gas en los sis emas de ansmisión y dis ibución de ene gía, pé didas de e iciencia, caídas de ensión y desgas e en los equipos eléc icos, y, sob e odo, penalizaciones económicas en las ac u as eléc icas po pa e de las compañías dis ibuido as. La c ecien e implan ación de ins alaciones o o ol aicas de au oconsumo es á in ensi icando los p oblemas elacionados con las penalizaciones po un bajo ac o de po encia (cos (ϕ)) Es e p oyec o es impo an e pa a conoce los p oblemas que las ins alaciones sola es o o ol aicas pueden p o oca a las ins alaciones eléc icas, en elación al ac o de po encia, y los mé odos de compensación de ene gía eac i a que exis en pa a sol en a los. Compensación de ene gía eac i a en un edi icio con gene ación o o ol aica 39 3. Me odología pa a ealiza un co ec o dimensionamien o y ope ación de un sis ema de compensación de eac i a 3.1 Me odología gene al Pa a dimensiona y ope a co ec amen e un sis ema de compensación de eac i a en un edi icio con gene ación o o ol aica hay que ene en cuen a di e sos ac o es. A con inuación, en la igu a 3.1 se mues an las ases a segui : Figu a 3.1. Pasos a segui pa a dimensiona co ec amen e un sis ema de compensación de eac i a Es impo an e des aca que la simulación del es udio se lle a a cabo u ilizando el so wa e Excel, po lo que odos los da os ecopilados deben es a en es e o ma o o se con e idos a él pa a ga an iza la co ec a manipulación y análisis. Memo ia T abajo de Fin de G ado 46 Pa a pode educi el consumo ene gé ico gene al del edi icio, se ha ins alado un sis ema de gene ación o o ol aico de au oconsumo en la cubie a del p opio edi icio. Es a ene gía gene ada se u iliza básicamen e pa a cub i la demanda eléc ica du an e las ho as de luz, pe mi iendo un aho o signi ica i o en el consumo de elec icidad. La ins alación sola iene una po encia de gene ación de 400 kWp. Po o a pa e, se ha de ec ado que las penalizaciones po exceso de ene gía eac i a, o lo que es lo mismo, po bajo cos (ϕ), han aumen ado debido a la implemen ación de es e sis ema de au oconsumo. En consecuencia, se ha decidido ealiza un es udio pa a de e mina la disminución en el cos (ϕ) que lee el con ado eléc ico y u iliza algún disposi i o de compensación de eac i a pa a mejo a lo. Se ha empleado la Ba e ía de Condensado es como sis ema de compensación de ene gía eac i a. Una ez conocidas las ca ac e ís icas p incipales del caso de es udio, se analizan los da os de consumo ene gé ico y de gene ación o o ol aica ecopilados. 4.2 Recopilación de da os de consumo ene gé ico Como se ha comen ado en el apa ado 3.2, debido a la di icul ad pa a encon a da os de consumo de g andes edi icios de o icinas, se han ex aído los da os de consumo eléc ico dia io de una i ienda uni amilia . Pa a lle a a cabo el es udio, es necesa io que los da os es én di ididos po ho as, ya que la i adiancia sola ob enida de P GIS ambién es á desglosada en in e alos ho a ios. Po lo an o, se ha aplicado el pe il de consumo ho a io p e iamen e mencionado pa a ajus a los da os a es e o ma o. Se conside an los meses de Julio y Agos o pa a hace el es udio ya que son los meses con más ho as de sol dia ias y, po lo an o, con mayo i adiancia. En las siguien es ablas apa ecen los da os de consumo eléc ico dia io ya ex apolados pa a que se pa ezcan a los de un g an edi icio de o icinas. Es os da os es án di e enciados en e: ▪ Ene gía Ac i a en el momen o de Bajo Consumo (kWh) ▪ Ene gía Ac i a en el momen o de Al o Consumo (kWh) Compensación de ene gía eac i a en un edi icio con gene ación o o ol aica 47 ▪ Ene gía Reac i a Induc i a (kVA h) ▪ Ene gía Reac i a Capaci i a (kVA h) Además, dado que el consumo de ene gía eac i a en un edi icio de o icinas es conside ablemen e mayo al de una i ienda, debido a las ca ac e ís icas de las ca gas induc i as p esen es, se han ajus ado los da os de eac i a mul iplicándolos po un ac o en e 1,7 y 2,3, pa a ap oxima los al máximo a la ealidad. Los da os del consumo ene gé ico dia io en el mes de Julio, una ez aplicado el ac o de eac i a, son: Tabla 4.1. Da os de consumo ene gé ico dia ios de Julio Memo ia T abajo de Fin de G ado 48 Po su pa e, los da os del consumo ene gé ico dia io en el mes de Agos o, una ez aplicado el ac o de eac i a, son: Tabla 4.2. Da os de consumo ene gé ico dia ios de Agos o Una ez ob enidos los da os pa ciales de consumo, pa a calcula el o al de ene gía ac i a y de ene gía eac i a consumidas po el edi icio se han hecho los siguien es cálculos: 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔í𝑎 𝐴𝑐𝑡𝑖𝑣𝑎 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙=𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔í𝑎 𝐴𝑐𝑡𝑖𝑣𝑎 𝐵𝑎𝑗𝑜 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜+ 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔í𝑎 𝐴𝑐𝑡𝑖𝑣𝑎 𝐴𝑙𝑡𝑜 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔í𝑎 𝑅𝑒𝑎𝑐𝑡𝑖𝑣𝑎 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙=𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔í𝑎 𝑅𝑒𝑎𝑐𝑡𝑖𝑣𝑎 𝐼𝑛𝑑𝑢𝑐𝑡𝑖𝑣𝑎 + 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔í𝑎 𝑅𝑒𝑎𝑐𝑡𝑖𝑣𝑎 𝐶𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑡𝑖𝑣𝑎 Al ene los da os o ales de consumo de ene gía ac i a y eac i a del edi icio, se puede calcula el cos (ϕ) ac ual: Compensación de ene gía eac i a en un edi icio con gene ación o o ol aica 49 𝐹𝑑𝑃=cos(𝜑)=𝑃 𝑆=𝑃 √𝑃2+𝑄2 Tabla 4.3. Consumos de ene gía ac i a y eac i a de Julio y el coss (ϕ) Memo ia T abajo de Fin de G ado 50 Tabla 4.4. Consumos de ene gía ac i a y eac i a de Agos o y el cos (ϕ) Cabe señala que el cos (ϕ) o al calculado equi ale al cos (ϕ) medio del edi icio du an e el mes. Compensación de ene gía eac i a en un edi icio con gene ación o o ol aica 51 4.3 Recopilación de da os de gene ación sola o o ol aica Como se ha comen ado an e io men e, el edi icio de o icinas es á si uado en l’Hospi ale de Llob ega , y la ins alación sola o o ol aica iene una po encia de 400 kWp. El panel sola o o ol aico que se ha seleccionado es el Panel Sola 500W Deep Blue 3.0 JA Sola , con las siguien es especi icaciones écnicas: • Po encia: 500 W • Supe icie de Gene ación: 2093 x 1134 mm 𝑆=𝑏·ℎ=2093·1134=2.373.462 𝑚𝑚2=2,3734 𝑚2≈2,4 𝑚2 Se conside a á una supe icie de gene ación sola de cada panel de 2,4 𝑚2 • E iciencia: 21,1% También se conside a que las pé didas del sis ema o o ol aico son del 15%, debido a sob ecalen amien o de los componen es, po lo que iene un endimien o del 85%. Además, se necesi a á conoce la supe icie o al de gene ación de la ins alación sola o o ol aica pa a pode calcula la ene gía eléc ica gene ada. Pa a ello, hay que conoce el núme o de paneles que debe ene . 𝑁º 𝑃𝑎𝑛𝑒𝑙𝑒𝑠 𝑠𝑜𝑙𝑎𝑟𝑒𝑠=𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙𝑝𝑖𝑐𝑜 𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑝𝑎𝑛𝑒𝑙𝑝𝑖𝑐𝑜=400.000 𝑊 500 𝑊 =800 𝑢𝑑 A con inuación, se calcula la supe icie o al e ec i a de gene ación sola : 𝑆𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙=𝑁º 𝑃𝑎𝑛𝑒𝑙𝑒𝑠 𝑠𝑜𝑙𝑎𝑟𝑒𝑠· 𝑆𝑝𝑎𝑛𝑒𝑙=800 𝑢𝑑· 2,4 𝑚2=1960 𝑚2 Seguidamen e, se g a ica la I adiancia sola du an e los meses de Julio y Agos o en la zona seleccionada. Memo ia T abajo de Fin de G ado 52 Figu a 4.2. I adiancia sola en Julio y Agos o en Hospi ale de Llob ega Pa a calcula la ene gía eléc ica gene ada po la ins alación sola o o ol aica se debe án u iliza los da os de las especi icaciones écnicas del panel mencionadas an e io men e. 𝐸𝑔𝑒𝑛=𝐼·𝑆·𝜂𝑃𝑉·𝑃𝑅 Donde: Egen= Ene gía eléc ica gene ada po el sis ema o o ol aico en kWh I = I adiancia sola en W/m^2 S = Supe icie de gene ación sola en m^2 ηPV = E iciencia del panel sola PR = Pe o mance Ra io ( iene en cuen a las pé didas que se gene an en el sis ema) 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 I adiancia sola en Julio y Agos o (kW/m2) Compensación de ene gía eac i a en un edi icio con gene ación o o ol aica 53 Figu a 4.3. Pe il de gene ación o o ol aica du an e Julio y Agos o Debido a la can idad de da os ep esen ados a lo la go del iempo, esul a di ícil dis ingui cómo a ia la gene ación de ene gía sola a lo la go del día. Pa a log a una mejo isualización, se ha g a icado el pe il de gene ación sola co espondien e al 15 de agos o, lo que acili a una obse ación más p ecisa del compo amien o dia io de la p oducción ene gé ica de la ins alación sola . Figu a 4.4. Pe il de gene ación sola del 15 de Agos o 0 50 100 150 200 250 300 350 400 Gene ación Fo o ol aica Julio-Agos o (kWh) 0 50 100 150 200 250 300 350 400 Gene ación sola 15-Agos o (kWh) Memo ia T abajo de Fin de G ado 54 4.4 Es udios y e aluación de los esul ados Una ez ob enidos y analizados odos los da os, an o de consumos eléc icos como de gene ación sola , se ealizan los es udios pa a de e mina de qué mane a puede a ec a un sis ema de gene ación sola de au oconsumo al ac o de po encia de una ins alación eléc ica, en es e caso de un g an edi icio de o icinas. Los es udios se e ec uan con el mismo consumo de ene gía ac i a y eac i a del edi icio pa a pode compa a mejo los esul ados ob enidos: ▪ Compensación de ene gía eac i a en el edi icio sin ins alación de gene ación sola o o ol aica. ▪ Compensación de ene gía eac i a en el edi icio con ins alación de gene ación sola o o ol aica. 4.4.1 Compensación de ene gía eac i a en el edi icio sin ins alación de gene ación sola o o ol aica En es e caso, se analiza la ene gía ac i a y eac i a que el edi icio consume du an e los meses de Julio y Agos o, y se es udia el ac o de po encia que iene la ins alación. Una ez analizados es os da os, se de e mina si hace al a compensa o no la ene gía eac i a. En caso de que se deba ins ala una ba e ía de condensado es pa a compensa la eac i a, se debe de e mina la capacidad de dicha ba e ía y el pe iodo de amo ización o “Payback” que iene. Pa a pode e alua el pe iodo de amo ización de la ba e ía, se debe ene en cuen a el cos e económico del equipo en cues ión y se debe án calcula las penalizaciones económicas que aplican las come cializado as po bajo cos (ϕ), y po an o el aho o que se ob end ía. Hay que ene en cuen a que se busca compensa la eac i a has a llega a cos (ϕ) = 0,98. A con inuación, se g a ica el consumo de ene gía ac i a, el consumo de ene gía eac i a y el cos (ϕ). Compensación de ene gía eac i a en un edi icio con gene ación o o ol aica 55 Figu a 4.5. Consumo de ene gía ac i a del edi icio en Julio y Agos o Figu a 4.6. Consumo de ene gía eac i a del edi icio en Julio y Agos o 0,000 100,000 200,000 300,000 400,000 500,000 600,000 Consumo ho a io de ene gía ac i a (kWh) TOTAL E.Ac i a (kWh) 0,000 20,000 40,000 60,000 80,000 100,000 120,000 140,000 160,000 180,000 200,000 Consumo ho a io de ene gía eac i a (kVA h) TOTAL E.Reac i a (kVA h) Memo ia T abajo de Fin de G ado 62 Como se obse a en el g á ico an e io , el cos (ϕ) disminuye conside ablemen e cuando la gene ación sola es á ac i a, llegando a alo es de 0. Es o se debe a los siguien es ac o es: - La ene gía ac i a consumida leída po el con ado eléc ico se educe. - La ene gía eac i a consumida no a ía. - A medida que disminuye la di e encia en e la ene gía ac i a y la ene gía eac i a, ambién se educe el alo del cos (ϕ). La disminución en el cos (ϕ) hace que las penalizaciones económicas a inal de mes y la ene gía eac i a a compensa sean mucho mayo es espec o al caso an e io . Pa a pode obse a cla amen e cómo a ec a la gene ación sola al cos (ϕ), se ha g a icado la ene gía ac i a consumida, la ene gía eac i a consumida y la gene ación sola en un día. Adicionalmen e, en o o g á ico, se ep esen a la e olución del cos (ϕ) a lo la go del día y, se puede obse a que cuando la ins alación sola es á en su momen o de mayo gene ación ene gé ica, el cos (ϕ) es á en su pun o mínimo y ice e sa. Figu a 4.14. Ene gía ac i a, ene gía eac i a y gene ación sola con FV ac i a 0,000 50,000 100,000 150,000 200,000 250,000 300,000 350,000 400,000 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 En. Ac i a s En. Reac i a s En. Gene ación Sola Ene gía Ac i a (kWh) Ene gía Reac i a (kVA h) Ene g. Gene . FV (kWh) Compensación de ene gía eac i a en un edi icio con gene ación o o ol aica 63 Figu a 4.15. Va iación del cos (ϕ) dia io con el sis ema de gene ación sola ac i o Seguidamen e, se u iliza el mismo p ocedimien o u ilizado en el es udio an e io pa a calcula el exceso de ene gía eac i a consumida y conoce la penalización acumulada en la ac u a eléc ica du an e los meses de Julio y Agos o. Figu a 4.16. Exceso de ene gía eac i a consumida con gene ación FV 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 1,00 012345678910 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Cos de Phi con sis ema o o ol aico Cos de Phi 0,000 20,000 40,000 60,000 80,000 100,000 120,000 140,000 160,000 Exceso de Ene gía Reac i a (kVA h) Memo ia T abajo de Fin de G ado 64 Como se puede e cla amen e, al es a ac i a la ins alación de gene ación sola o o ol aica del edi icio, el exceso de eac i a aumen a conside ablemen e espec o al caso an e io . Es o hace que la penalización o al a inal de mes ambién aumen e signi ica i amen e. Figu a 4.17. Penalización acumulada po exceso de eac i a con FV La penalización o al al inal de Agos o con la ins alación sola ac i a es de 2.504,20 €. El aho o mensual medio se ía la mi ad, po lo an o 1.252,10 €. A con inuación, se calcula la eac i a que se debe compensa has a llega a cos (ϕ) = 0,98, que se conside a una buena mejo a del cos (ϕ). Se ha u ilizado el mismo p ocedimien o que en el es udio an e io . 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 Penalización Acumulada € Compensación de ene gía eac i a en un edi icio con gene ación o o ol aica 65 Figu a 4.18. Compensación de eac i a pa a man ene un cos (ϕ) = 0,98 con FV Una ez calculada la po encia eac i a a compensa , de la misma o ma que en el es udio an e io , se debe selecciona la ba e ía de condensado es óp ima pa a el edi icio. Se obse a que la di e encia en la capacidad de la ba e ía de condensado es en e man ene un cos (ϕ ) = 0,98 y uno (ϕ ) = 0,95 no es ele an e La máxima po encia eac i a que se debe compensa es de ap oximadamen e 150 kVA . Po lo an o, se debe selecciona una ba e ía de condensado es con una capacidad o al mínima de 150 kVA Pa a log a una compensación óp ima, se debe ía selecciona la siguien e con igu ación de escalones pa a la ba e ía de condensado es: 10 + 3x20 + 2x40 kVA . Es a disposición pe mi e compensa la ene gía eac i a de o ma lexible, ajus ándose a las necesidades de la ins alación, y o ece la capacidad de compensa desde 10 kVA has a 150 kVA median e la combinación adecuada de los di e en es escalones. La ba e ía de condensado es de 150 kVA que se ajus a mejo a las especi icaciones mencionadas es la FPEEK 150 kVA 400V, o mación: 25 + 25 + 2x50 de la ma ca ABB y iene un cos e de 4.085,46 €. A con inuación, se p ocede a calcula el pe iodo de ecupe ación de la in e sión. 0,000 20,000 40,000 60,000 80,000 100,000 120,000 140,000 160,000 Reac i a a compensa po ba e ía de condens (kVA ) Memo ia T abajo de Fin de G ado 66 Adicionalmen e, se conside a que la ins alación del equipo de compensación po pe sonal cuali icado cues a ap oximadamen e 1.000 €. Payback: In e sión inicial: 5.085,46 € Aho o mensual: 1.252,10 € Aho o anual: 15.025,20 € 𝑃𝑎𝑦𝑏𝑎𝑐𝑘=𝐼𝑛𝑣𝑒𝑟𝑠𝑖ó𝑛 𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 𝐴ℎ𝑜𝑟𝑟𝑜 𝑎𝑛𝑢𝑎𝑙 =5.085,46 15.025,20=0,338 𝑎ñ𝑜𝑠·365𝑑í𝑎𝑠 𝑎ñ𝑜=123,5 𝑑í𝑎𝑠≈124 𝑑í𝑎𝑠 En es e caso, debido a que la penalización en la ac u a eléc ica es mucho mayo que en el es udio an e io , el pe iodo de amo ización de la in e sión inicial es es eces meno . Una ez ealizado el es udio, y analizado los da os ob enidos, se puede conclui que, pa a log a la compensación de ene gía eac i a o al del edi icio de o icinas con ins alación sola o o ol aica, hay que ealiza una in e sión inicial de 5.085,46 € pa a comp a el equipo y se necesi an 124 días pa a ecupe a la in e sión. Compensación de ene gía eac i a en un edi icio con gene ación o o ol aica 67 5. Análisis de Sos enibilidad e Implicaciones É icas 5.1 Ma iz de Sos enibilidad La ma iz de sos enibilidad es una he amien a que pe mi e e alua y p io iza di e en es p oyec os en unción de su impac o ambien al, social y su iabilidad económica. 5.1.1 Impac o Ambien al El desa ollo de es e TFG ha implicado un uso mode ado de ene gía, debido a que los p og amas de cálculo que se han u ilizado no ienen mucho consumo. Se ha eliminado el uso de papel pa a ealiza los cálculos y se han lle ado a cabo median e ecu sos digi ales, educiendo así la huella de ca bono. 5.1.2 Impac o Económico El cos e económico en cuan o al desa ollo ha sido educido. Los da os ecopilados han sido ex aídos de bases de da os de acceso público y los so wa es u ilizados pa a ealiza los cálculos y el p opio in o me o man pa e de Mic oso . Los p incipales cos es es án asociados al iempo in e ido en la elabo ación del abajo. 5.1.3 Impac o Social Es e abajo ha pe mi ido conciencia se más de una buena calidad y e iciencia ene gé ica. Además, omen a la implemen ación de soluciones an o pa a la e iciencia ene gé ica (compensación de eac i a) como pa a el consumo de ene gías de ca ác e eno able (ene gía sola o o ol aica) que pueden bene icia an o a la sociedad como al medio ambien e. 5.2 Implicaciones É icas Desde un pun o de is a é ico, el abajo p omue e el uso de las ene gías eno ables pa a la gene ación de elec icidad y p esen a una mane a de op imiza el consumo median e la compensación de ene gía eac i a, con ibuyendo a una mayo e iciencia ene gé ica y sos enibilidad. Memo ia T abajo de Fin de G ado 68 5.3 Relación con los Obje i os de Desa ollo Sos enible (ODS) Es e TFG se acoge con los ODS 7, ODS, 9 y ODS 13, ya que omen a el uso de ene gías eno ables, mejo a la e iciencia ene gé ica del sis ema eléc ico y con ibuye a la educción de emisiones de gases de e ec o in e nade o. Compensación de ene gía eac i a en un edi icio con gene ación o o ol aica 69 6. Conclusiones y compa ación de esul ados En p ime luga , es e abajo me ha se ido pa a conoce y comp ende la impo ancia de una buena e iciencia ene gé ica en los sis emas eléc icos, que, si no se iene en cuen a, puede lle a a penalizaciones an o económicas como ope a i as. El obje i o p incipal de es e abajo e a de e mina que las ins alaciones sola es o o ol aicas no sólo ienen e ec os posi i os, sino que a eces pueden conlle a o os p oblemas si no se oman medidas. El análisis se ha lle ado a cabo e aluando el impac o de un sis ema sola de au oconsumo de un g an edi icio de o icinas, cuyo consumo ene gé ico dia io es muy ele ado, sob e el ac o de po encia y las posibles penalizaciones económicas asociadas. Se ha demos ado que, si bien la ene gía o o ol aica educe el consumo de ene gía ac i a de la ed, la ene gía eac i a no se e a ec ada, lo que puede empeo a el ac o de po encia y aumen a las penalizaciones en la ac u a eléc ica. Además, se ha podido obse a el impac o que iene el exceso de ene gía eac i a en las ins alaciones, de mane a que, si no se egula, puede gene a sob ecalen amien os en los equipos eléc icos y en el cableado de ansmisión de ene gía. Así mismo, median e el uso de ba e ías de condensado es, uno de los sis emas más u ilizados pa a la compensación de ene gía eac i a, se ha demos ado que es posible mejo a signi ica i amen e el ac o de po encia de la ins alación, alcanzando alo es ce canos a 0,98, e i ando así penalizaciones po exceso de consumo de ene gía eac i a impues as po las dis ibuido as eléc icas. A con inuación, se analizan los esul ados ob enidos de la implemen ación de los sis emas de compensación de ene gía eac i a en cada uno de los es udios ealizados. 6.1 Escena io sin ins alación sola o o ol aica ope a i a En el escena io de compensación de eac i a en el edi icio de o icinas sin la ins alación sola o o ol aica ope a i a, se ha obse ado los siguien es esul ados después de la ins alación de la ba e ía de condensado es Memo ia T abajo de Fin de G ado 70 Figu a 6.1. Reac i a compa ada con la ac i a después de la compensación sin FV Figu a 6.2. Consumo de eac i a an es y después de la compensación en un día sin FV 0 100 200 300 400 500 600 Compensación de Reac i a sin FV Consumo de Ac i a Nue o Consumo de Reac i a 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 012345678910 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Compensación de eac i a sin FV An e io Consumo Reac i a Compensación de eac i a Nue o Consumo de Reac i a Compensación de ene gía eac i a en un edi icio con gene ación o o ol aica 71 Figu a 6.3. Cos de Phi an es y después de la compensación de eac i a sin FV Como se puede obse a , g acias a la compensación del exceso de eac i a que se ha ealizado, la e iciencia ene gé ica gene al de la ins alación ha aumen ado conside ablemen e. Como se mues a en la Figu a 6.2, el consumo de eac i a ha pasado de alo es que ondan los 180 kVA h has a alo es p óximos a los 100 kVA h. Además, en la Figu a 6.3 se des aca que el cos (ϕ) de la ins alación ha pasado desde un alo medio de 0,94 has a un alo es able de 0,98. Po lo an o, se puede asegu a que la compensación de eac i a ha sido exi osa. 6.2 Escena io con ins alación sola o o ol aica ope a i a En el escena io de compensación del exceso de ene gía eac i a en el edi icio de o icinas con el sis ema de gene ación sola o o ol aica ope a i o, se han obse ado los siguien es esul ados después de la ins alación del equipo de compensación: 0,8 0,82 0,84 0,86 0,88 0,9 0,92 0,94 0,96 0,98 1 Nue o Cos de Phi s An iguo Cos de Phi Nue o Cos de Phi An iguo Cos de Phi Memo ia T abajo de Fin de G ado 78 [11] Fac o de po encia: ¿Qué es y cómo se calcula? – Blog Sunwise. (s. .). h ps://blog.sunwise.io/ ac o -de-po encia-que-es-y-como-se-calcula/ [12] Feng, F. (2024, 27 junio). Impac o Dis ibu ed Pho o ol aic (PV) Sys ems on Reac i e Powe Compensa ion o Indus ial Use s. h ps://www.linkedin.com/pulse/impac -dis ibu ed- pho o ol aic-p -sys ems- eac i e-powe - la ia- eng- gn c/? ackingId=k23OPhDlnK%2BVceO 6beYGg%3D%3D [13] Fo nieles, F. (2017, 28 agos o). 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