Análisis de prefactibilidad y diseño completo de una Planta Solar Fotovoltaica

Equation Chapter 1 Section 1 Proyecto Fin de Grado Ingeniería en Tecnologías Industriales Análisis de prefactibilidad y diseño completo de una Planta Solar Fotovoltaica Autor: Andrés Encina Martínez Tutor: Eduardo Navarro González Dpto. Ingeniería Eléctrica Escuela Técnica Superior de Ingeniería Universidad de Sevilla Sevilla, 2024 iii Proyecto Fin de Grado Ingeniería en Tecnologías Industriales Análisis de prefactibilidad y diseño completo de una Planta Solar Fotovoltaica Autor: Andrés Encina Martínez Tutor: Eduardo Navarro González Profesor asociado Dpto. de Ingeniería Eléctrica Escuela Técnica Superior de Ingeniería Universidad de Sevilla Sevilla, 2024 v Proyecto Fin de Grado: Análisis de prefactibilidad y diseño completo de una Planta Solar Fotovoltaica Autor: Andrés Encina Martínez Tutor: Eduardo Navarro González El tribunal nombrado para juzgar el Proyecto arriba indicado, compuesto por los siguientes miembros: Presidente: Vocales: Secretario: Acuerdan otorgarle la calificación de: Sevilla, 2024 El Secretario del Tribunal vii ix Agradecimientos Como siempre decía mi padre: “El grado que has elegido no es un sprint, es una carrera de fondo.” Después de casi ocho años de carrera y muchos tropiezos por el camino, por fin se ve la meta. Está claro que llegar hasta aquí no hubiera sido posible sin el apoyo de mis padres, de mis hermanos y de toda mi familia. Gracias a cada uno de ellos por haberme aportado aunque haya sido un solo minuto de su tiempo para escucharme y animarme a seguir adelante cuando los esfuerzos no obtenían su recompensa. Gracias en especial a mis padres, por nunca dudar de mí y haberme hecho sentir que era capaz de conseguirlo. Gracias a mis compañeros de trabajo por enseñarme tantísimas cosas de este maravilloso mundo de la fotovoltaica, con ellos el día a día es mucho más fácil, aunque nunca dejaré de ser el eterno becario. Gracias en especial a Juan Vega, por su incansable paciencia conmigo y por dedicarme horas y horas de su tiempo para intentar hacer de mí el mejor padawan de todos los tiempos. No me puedo olvidar de mis amigos; de los que han vivido conmigo esta emocionante aventura de Scape Room de la que llaman ETSI y también de los que aún sin haber pisado nunca este edificio, siempre han estado conmigo animando desde la grada. Nunca me ha faltado una mano de ellos a la que aferrarme. Quiero darle las gracias también a mi tutor Eduardo, por haberme guiado en este proyecto y haber comprendido y apoyado mi necesidad de compaginar mi trabajo en Greenfield con el Trabajo Fin de Grado para así poder ampliar mis conocimientos en esta bonita profesión que compartimos. Nunca tendría suficientes palabras de agradecimiento para mi mayor admiradora. Gracias a Marta por ser mi cuerda auxiliar en mis momentos de bajón, por ayudarme a creer siempre en mí mismo y por animarme a dar siempre lo mejor de mí para conseguir mis metas. Sin duda alguna, volvería a vivir cada una de las horas que pasamos juntos en la Escuela para llegar hasta donde estamos hoy. Gracias también a su familia por acogerme siempre y cuidar de mí como lo hacen. Por último, quiero dar las gracias a mi Comunidad y a los amigos que tengo en ella, por haber rezado siempre por mi y haberme apoyado en todo momento. Gracias a Dios por la vida, que la viva siendo todo yo. 4.2.1 Sombreados cercanos 39 4.2.2 Gestión de la energía 41 4.3 Resumen de resultados 43 5 Viabilidad Económica 45 5.1 Levelized Cost of Energy (LCOE) 45 5.2 Presupuesto del proyecto 46 6 Cálculos 49 6.1 Escenarios planteados 49 6.2 Estimación de parámetros en PV Case y PV Syst 51 6.3 LCOE 51 7 Conclusiones 57 Glosario 59 Anexos 61 xvii ÍNDICE DE TABLAS Tabla 5–1. Resumen del presupuesto del proyecto. 47 Tabla 6–1. Posibles escenarios para el proyecto. 50 Tabla 6–2. Número de inversores por zona. 50 Tabla 6–3. Número de centros de transformación por zona. 50 Tabla 6–4. Datos iniciales y datos de proyecto. 51 Tabla 6–5. Presupuestos de los escenarios. 52 Tabla 6–6. Tabla de resultados del CAPEX. 52 Tabla 6–7. Tabla de resultados del OPEX. 53 Tabla 6–8. Tabla de cálculos LCOE. 55 Tabla 6–9. Resultados finales LCOE. 55 xix ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1-1. Ejemplo de posible portada para el proyecto. 2 Figura 2-1. Captura del interfaz de PVGIS. 5 Figura 2-2. Imagen satélite de la SET Parque Aeronáutico (Google Earth). 6 Figura 2-3. Listado de capacidad de acceso en nudos operados por E-Distribución Redes Digitales. 7 Figura 2-4. Captura del Excel de solicitud de permiso de AyC. 8 Figura 2-5. A la izquierda una línea aérea; a la derecha una línea subterránea. 10 Figura 2-3. Ubicación del término municipal de La Rinconada. 11 Figura 2-4. Consulta de los datos catastrales de la parcela seleccionada. 12 Figura 2-5. Captura del plano de Ordenación del Suelo No Urbanizable. 13 Figura 2-6. Captura del plano de Usos del Suelo y Vegetación. 14 Figura 2-7. Estudio de las pendientes de la parcela seleccionada. 15 Figura 2-8. Interfaz del Centro de Descargas del IGN. 15 Figura 2-9. Datasheet del tracker elegido para el proyecto. 16 Figura 2-10. Interfaz de trabajo de QGIS. 17 Figura 2-11. Módulo de Trina Solar Vertex 670 Wp. 18 Figura 2-12. Inversor de Huawei SUN2000-215KTL-H3. 19 Figura 2-13. Centro de transformación Huawei STS-6000K-H1. 20 Figura 3-1. Límites de la parcela en AutoCAD. 23 Figura 3-2. Offsets de la parcela en AutoCAD. 24 Figura 3-3. Barra de herramientas de PV Case. 24 Figura 3-4. Configuración del marco de trabajo. 25 Figura 3-5. Configuración del parque. 26 Figura 3-6. Configuración de generación del layout. 26 Figura 3-7. Implantación del parque solar fotovoltaico. 27 Figura 3-8. Configuración del string. 28 Figura 3-9. Configuración de los dispositivos eléctricos. 28 Figura 3-10. Grupos de 11 strings (cían) y de 12 strings (azul) por inversor. 29 Figura 3-11. Distribución de los inversores en la planta. 29 Figura 3-12. Ejemplo de la disposición de los inversores en los grupos de strings. 30 Figura 3-13. Códigos de colores utilizados en los distintos grupos de strings. 30 Figura 3-14. Cableado de la planta fotovoltaica. 31 Figura 3-15. Layout information. 32 Figura 3-16. Lista de materiales. 32 Figura 3-17. Configuración final Zona Norte. 33 Figura 3-18. Configuración final Zona Sur. 33 Figura 4-1. Menú principal de PV Syst. 36 Figura 4-2. Menú principal de un proyecto Conectado a la Red. 36 Figura 4-3. Orientación. 37 Figura 4-4. Sistema. 38 Figura 4-5. Pérdidas detalladas. 38 Figura 4-6. Sombreados cercanos. 39 Figura 4-7. Construcción de la escena de sombreado. 39 Figura 4-8. Tabla de factores de sombreado. 40 Figura 4-9. Diagrama de factor de sombreado. 40 Figura 4-10. Temperatura del inversor. 41 Figura 4-11. Factor de potencia. 41 Figura 4-12. Limitación de potencia de red. 42 Figura 4-13. Estimación P50-P90. 42 Figura 5-1. Gráfica de precios (€/Wp) obtenida de PV Magazine. 47 Figura 7-1. Gráfica de resultados del LCOE. 57 xxi 1 1 INTRODUCCIÓN n un mundo impulsado por la creciente demanda de energía y la preocupación por la sostenibilidad medioambiental, las fuentes de energía renovable han emergido como una solución esencial para abordar los desafíos energéticos y climáticos del siglo XXI. Entre estas fuentes, la energía solar fotovoltaica se ha destacado como una alternativa prometedora, aprovechando el podel del sol para generar electricidad de manera limpia y sostenible. La combinación de avances tecnológicos, reducciones en los costos de los componentes y una creciente conciencia sobre la importancia de la energía limpia ha propiciado el aumento en la adopción de sistemas fotovoltaicos en todo el mundo. Este proyecto de fin de grado se centra en un aspecto fundamental del mundo de la fotovoltaica: el análisis de prefactibilidad y diseño completo de una planta solar. La tarea de llevar a cabo la evaluación de la viabilidad técnica, financiera y ambiental de un proyecto solar y, posteriormente, desarrollar un diseño detallado que maximice la eficiencia energética y la rentabilidad, es un paso esencial en la implementación de cualquier sistema de este tipo. A lo largo de estas páginas, se abordarán los elementos clave involucrados en el proceso. Desde la selección del emplazamiento adecuado y la evaluación de los recursos solares disponibles, hasta el diseño de la implantación de paneles, la elección de los componentes y la estimación de la producción de la energía; cada fase del proceso será examinada con detalle. Además, se explorarán consideraciones técnicas, económicas y ambientales que influyen en la toma de decisiones durante el desarrollo del proyecto. El objetivo último de este trabajo es proporcionar una visión integral de la metodología y las herramientas utilizadas en el desarrollo de un proyecto de esta envergadura. A medida que avanzamos hacia una situación energética más sostenible y resiliente, la comprensión profunda de estos procesos se convierte en un activo valioso para profesionales, investigadores y desarrolladores en el ámbito de la energía renovable. En las siguientes secciones, exploraremos los conceptos esenciales, metodologías y casos de estudio que ilustran la aplicabilidad y relevancia de este enfoque en el contexto actual. E No sabía como hacerlo, así que lo intenté, fallé, fallé, fallé y luego lo hice bien. - Elon Musk - Introducción 2 Figura 1-1. Ejemplo de posible portada para el proyecto. 3 2 ANÁLISIS DE PREFACTIBILIDAD esde las etapas iniciales del proyecto, los promotores y empresas de ingeniería deben tomar decisiones fundamentales y estratégicas para conseguir avanzar con el menor número de dificultades posibles. El análisis de prefactibilidad juega un papel fundamental en el desarrollo de proyectos fotovoltaicos al proporcionar una evaluación exhaustiva de la viabilidad técnica, económica y medioambiental antes de invertir recursos significativos. Mediante el análisis de factores críticos como la disponibilidad de recursos solares, la proximidad a la infraestructura de red eléctrica, y las restricciones legales y medioambientales, el estudio de prefactibilidad permite identificar potenciales desafíos y oportunidades. Una de las principales ventajas de este procedimiento es su capacidad para reducir riesgos financieros al evaluar la viabilidad económica del proyecto. Al analizar los costos de inversión y operación, así como las proyecciones de ingresos a lo largo de la vida útil del sistema fotovoltaico, se pueden identificar posibles problemas financieros antes de que ocurran. Además, este análisis ayuda a determinar la tasa interna de retorno (TIR) y el periodo de recuperación de la inversión, proporcionando una visión clara de la rentabilidad del proyecto y permitiendo tomar decisiones informadas para maximizar el retorno de la inversión. Otro aspecto crucial es el enfoque sostenible y ambiental que proporciona este estudio. Al evaluar las restricciones legales y el ecosistema circundante, se pueden evitar posibles conflictos y asegurar que el proyecto cumpla con los estándares de sostenibilidad. Esto es especialmente relevante en el contexto actual, donde la transición hacia fuentes de energía renovables es esencial para mitigar el cambio climático y garantizar la preservación del medio ambiente para las generaciones futuras. En conclusión, el análisis de prefactibilidad es una herramienta esencial para la toma de decisiones informadas y responsables en el desarrollo de proyectos fotovoltaicos, asegurando la viabilidad técnica, financiera y sostenible del proyecto desde sus inicios. Las fases que se van a desarrollar en este apartado, y siguiendo un orden de mayor a menor relevancia, son las siguientes: 1. Típicos datos meteorológicos anuales: lo primero que hay que estudiar de un proyecto fotovoltaico es elegir dónde se quiere instalar el campo solar. El estudio de las bases meteorológicas y el análisis de los datos de radiación e irradiancia son esenciales para seleccionar una zona de implantación que produzca potencia suficiente y sea rentable. 2. Evacuación de la energía: en segundo lugar, pero siendo casi igual de importante que el punto anterior, es necesario elegir un punto de interconexión donde evacuar toda la energía que se genera en la planta. Aunque más adelante se entra más en detalle, no se puede comenzar una construcción de una instalación solar sin tener previamente asignado un permiso de conexión y haber realizado un diseño de la evacuación en la zona elegida. 3. Análisis y estudios del terreno: una vez que se ha previsto todo lo expuesto anteriormente, el siguiente paso sería determinar específicamente las parcelas con las mejores condiciones para implantar. Hay que tener en cuenta el punto de interconexión donde se ha conseguido el permiso previamente, evitar los distintos elementos que pudieran limitar o incluso imposibilitar el desarrollo del proyecto, estudiar las pendientes de la zona, etc. D Análisis de Prefactibilidad 10 más específicamente: 20 kV. La evacuación de energía en media tension en lugar de alta tension tiene varias ventajas dependiendo del contexto del proyecto: • Menor coste inicial: la infraestructura para la evacuación en media tension suele ser menos costosa que la de alta tension. Esto puede ser beneficiosos para proyectos más pequeños o en áreas donde las inversions iniciales deben mantenerse a un nivel razonable. • Menos pérdidas de transmisión: a medida que la energía se transmite a través de cables o líneas eléctricas, se producen pérdidas de energía en forma de calor debido a la resistencia del conductor. A niveles de media tensión, estas pérdidas son generalmente menores que en alta tensión, lo que significa que más energía llega a su destino final. • Flexibilidad en la red de distribución: la evacuación en media tensión permite una mayor flexibilidad en la red de distribución, lo que puede ser ventajoso en áreas donde la infraestructura eléctrica existente es principalmente de media tensión. Esto facilita la integración de sistemas de generación de energía renovable en la red eléctrica local. • Menos complejidad técnica: los sistemas de media tensión tienden a ser más simples desde el punto de vista técnico, lo que puede reducir la complejidad de la gestión y el mantenimiento de la red eléctrica. Sin embargo, es importante tener en cuenta que la elección entre evacuación en media tensión y alta tensión debe basarse en un análisis detallado de los costos, las pérdidas de transmisión, la infraestructura existente y otros factores específicos del proyecto. En algunos casos, la evacuación en alta tensión puede ser más eficiente y rentable, especialmente para proyectos de gran escala o en regiones donde la infraestructura de alta tensión ya está desarrollada. En el caso específico de este proyecto, se prioriza la simplificación técnica que supone elegir la media tensión a la hora de diseñar la evacuación de la energía generada por la planta. Figura 2-5. A la izquierda una línea aérea; a la derecha una línea subterránea. 2.3 Análisis y estudios del terreno El desarrollo de este apartado tras haber realizado las fases anteriores se podría resumir en la elección del lugar dónde se quiere llevar a cabo la implantación y el estudio del mismo para comprobar que es viable. De manera secuencial, se elige un municipio donde colocar la planta solar y posteriormente la parcela (o parcelas) específica. Se busca un suelo apto para el desarrollo de la fotovoltaica y se comprueban las pendientes del terreno, así cómo también las posibles afecciones cercanas como ríos, edificaciones, zonas de vegetación protegidas, etc. 11 11 Análisis de prefactibilidad y diseño completo de una Planta Solar Fotovoltaica 2.3.1 Término municipal El término municipal seleccionado debido a la cercanía del mismo respecto al punto de interconexión concedido y a las favorables condiciones que presenta para el desarrollo de una planta fotovoltaica es La Rinconada, en la provincia de Sevilla. Figura 2-6. Ubicación del término municipal de La Rinconada. 2.3.2 Parcela seleccionada Elegir una buena parcela para la instalación de placas solares fotovoltaicas es de vital importancia debido a su impacto directo en la eficiencia y rentabilidad del sistema. La ubicación adecuada determina la cantidad y calidad de radiación solar recibida, lo cual afecta directamente a la producción de energía. Una parcela con una exposición solar óptima y mínima obstrucción por sombras maximiza la captación de energía solar a lo largo del día y las estaciones. Además, una elección sabia puede minimizar la necesidad de costosas modificaciones estructurales y evitar conflictos con regulaciones ambientales y de zonificación. Dentro del término municipal elegido y utilizando el PGOU como material de apoyo (este contenido se explicará en el siguiente subapartado), se ha seleccionado una parcela colindante al límite municipal de la zona Este cuyas características son ideales para la instalación de un campo solar fotovoltaico: pendiente casi nula, suelo apto para la construcción (suelo no urbanizable) y alejado de cualquier afección que pudiera causar problemas a la hora de aprobar el proyecto. Análisis de Prefactibilidad 12 Las principales características de la parcela elegida son las siguientes: • Parcela: 32 • Polígono: 6 • Referencia Catastral: 41081A006000320000DZ • Coordenadas de referencia: o Latitud = 37º 27’ 20.78” N (37.456) o Longitud = 5º 49’ 48.47” O (-5.830) • Superficie total: 48,55 Ha A continuación, se adjunta una imagen sacada de la Sede Electrónica del Catastro (perteneciente al Ministerio de Hacienda y Función Pública que permite el acceso a toda la información catastral y a la edición del parcelario del territorio español) donde se muestran los datos descriptivos y gráficos del inmueble: Figura 2-7. Consulta de los datos catastrales de la parcela seleccionada. La selección de la parcela para la instalación de una planta solar fotovoltaica se debe ajustar también a la normativa del suelo no urbanizable que especifica las condiciones de implantación. Tal y como se puede leer en el artículo 14.7.8. Infraestructuras del PGOU: “Las instalaciones de producción de energía eléctrica fotovoltaica para consumo-venta cumplirán las siguientes condiciones de implantación: a. No podrán implantarse instalaciones a menos de 100 metros de los suelos urbanos de uso residencial. b. La ocupación máxima de la parcela por las placas será del 75%. c. Las placas se retranquerán un mínimo de 25 metros desde todos los linderos de la parcela.” Grosso modo, las ratios que manejan los promotores solares para instalaciones sobre estructura fija es de 2 Ha por cada megawatio de implantación. Haciendo una regla de tres, se puede aproximar que la parcela seleccionada podría tener una capacidad en torno a los 24 MW. 13 13 Análisis de prefactibilidad y diseño completo de una Planta Solar Fotovoltaica 2.3.3 Plan General de Ordenación Urbana (PGOU) El Plan General de Ordenación Urbana es un instrumento esencial en la planificación y gestión del desarrollo urbano de una localidad. También conocido como PGOU, este plan establece las directrices y regulaciones para la ordenación del territorio, la distribución de usos del suelo, la densidad de construcción, las zonas verdes y otros aspectos fundamentales que dan forma a la estructura urbana. Su objetivo principal es promover el equilibrio entre el crecimiento de la población y la preservación del medio ambiente, asegurando un desarrollo coherente y sostenible a lo largo del tiempo. A través del PGOU, las autoridades locales definen las políticas urbanísticas, facilitan la inversión en infraestructuras y guían el diseño de la ciudad o municipio de acuerdo con las necesidades y objetivos de la comunidad. En este caso, el PGOU del término municipal de La Rinconada es un documento estratégico que establece el marco normativo y tiene en cuenta las particularidades locales, como la historia, la cultura y las necesidades de la población. Este plan es una hoja de ruta para el desarrollo armónico y sostenible del municipio en consonancia con los objetivos a largo plazo de la comunidad. En el caso específico de este proyecto, se evita realizar la implantación en suelo urbanizable ya que está sujeto a muchas más restricciones que el suelo no urbanizable. Dentro de este último grupo, se pueden encontrar 3 tipos distintos de suelo: • Suelo no urbanizable de carácter natural o rural. • Suelo no urbanizable por planeamiento urbanístico. • Suelo no urbanizable de especial protección. Según el artículo 14.7.10. Actividades Declaradas de Utilidad Pública o Interés Social: “Se consideran compatibles con todas las categorías de suelo no urbanizable la ejecución de instalaciones y edificaciones destinadas a dotaciones y equipamientos públicos o privados que precisen su implantación en Suelo No Urbanizable y que por su carácter singular y su interés general justifiquen su desarrollo en dicho entorno, siempre que su ejecución no altere negativamente los valores naturales o paisajísticos del lugar en el que se ubique para las zonas especialmente protegidas en el Plan General.” El primer paso para elegir una parcela adecuada tal y como se ha indicado anteriormente, es buscar dentro del territorio no urbanizable del municipio. Para ello, dentro del PGOU se puede encontrar un plano de ‘Ordenación del Suelo No Urbanizable’ que facilitará la búsqueda de una parcela de ámbito rural por planeamiento urbanístico, ya que el suelo rural hace referencia a la parte del territorio no apta para el uso urbano, por razones de oportunidad, o por su destinación a usos agrícolas, ganaderos, forestales, de explotación de recursos naturales y actividades análogas. En la siguiente figura, se marca en rojo el límite de nuestra parcela: Figura 2-8. Captura del plano de Ordenación del Suelo No Urbanizable. Análisis de Prefactibilidad 14 Una vez localizada una zona de ámbito rural, se puede buscar más información acerca del uso del suelo y la vegetación de las parcelas para seleccionar aquella que facilite la tramitación a la hora de instalar placas. Otro de los planos del PGOU es precisamente de ‘Usos del Suelo y Vegetación’ donde se puede observar que la parcela seleccionada tiene aproximadamente un 50% de la superficie con plantaciones de secano (olivar) y la superficie restante con plantaciones de regadío (herbáceos). Figura 2-9. Captura del plano de Usos del Suelo y Vegetación. 2.3.4 Estudio de pendientes La pendiente del terreno es un factor crítico a considerar al instalar placas fotovoltaicas. Una pendiente adecuada permite una orientación óptima de los paneles hacia el sol, lo que maximiza la captación de radiación solar y, por ende, la producción de energía. En general, se busca una pendiente que permita que los paneles estén inclinados hacia el sur (en el hemisferio norte) o hacia el norte (en el hemisferio sur) para aprovechar el máximo la exposición solar durante todo el día y durante todas las estaciones del año. Sin embargo, la pendiente exacta puede variar según la ubicación geográfica y las preferencias del propietario. La normativa relacionada con la pendiente del terreno para la instalación de paneles fotovoltaicos puede variar en función de la ubicación y la jurisdicción local. Es importante mencionar que la pendiente no debe ser demasiado pronunciada ya que puede dificultar la instalación. Sin embargo, una pendiente suave facilita encontrar el equilibrio adecuado y garantizar un rendimiento óptimo, aunque hay que tener precaución con la acumulación de suciedad la cuál puede reducir la eficiencia. En el caso específico de este proyecto, se ha realizado un estudio del terreno a través del software QGIS donde se ha podido comprobar que la pendiente de la parcela seleccionada se encuentra en la franja más baja posible (del 0% al 10%), por lo que simplifica mucho el trabajo de la posterior instalación. 15 15 Análisis de prefactibilidad y diseño completo de una Planta Solar Fotovoltaica Figura 2-10. Estudio de las pendientes de la parcela seleccionada. Esta información sobre las pendientes del terreno ha sido obtenida del Instituto Geográfico Nacional (IGN), institución configurada como una dirección general del Ministerio de Transportes, Movilidad y Agenda Urbana, adscrita a la Subsecretaría, a la cual le corresponden muchas funciones entre las que se encuentra la formación del Mapa Topográfico Nacional. Dispone de un centro de descargas del que se obtiene el modelo digital del terreno (MDT) accediendo a los Modelos Digitales de Elevaciones. Figura 2-11. Interfaz del Centro de Descargas del IGN. En las instalaciones fotovoltaicas se recomienda que la superficie del campo solar tenga una pendiente menor o igual al 17% debido a las limitaciones de los trackers empleados actualmente. Análisis de Prefactibilidad 16 Sin embargo, según la tecnología desarrollada por cada una de las empresas fabricantes de trackers, se pueden encontrar tolerancias de pendientes superiores a los estándares recomendados. En el caso de este proyecto, se utiliza un tipo de tracker monofila propiedad de PV Hardware cuya tolerancia de pendiente abarca hasta el 23,5% siguiendo una orientación N-S. Figura 2-12. Datasheet del tracker elegido para el proyecto. 2.3.5 QGIS QGIS, también conocida como Quantum GIS, es un software de código abierto ampliamente utilizado en el ámbito de los Sistemas de Información Geográfica (SIG). Su versatilidad y capacidad de adaptación lo convierten en una herramienta valiosa para una amplia gama de aplicaciones relacionadas con la geoinformática y la cartografía. Un antiguo analista técnico senior, Gary Sherman, comenzó el desarrollo de QGIS en 2002. La primera versión se publicó en 2002 y tras 7 años de desarrollo y más de 10 versiones anteriores, se lanzó oficialmente su versión 1.0 en enero de 2009. La versión más reciente en la actualidad es la 2.18. En la sociedad geomática actual, ArcGIS, desarrollado por Esri, es un gigante y domina el mercado del software SIG, sin embargo, QGIS te permite resolver problemas geoespaciales sin tener que pagar una licencia. Esta herramienta se utiliza para crear, visualizar, editar y analizar datos geoespaciales. Los usuarios pueden importar datos geográficos en varios formatos como: shapefiles, raster y bases de datos espaciales, y luego trabajar con ellos para generar mapas temáticos, realizar análisis espaciales y tomar decisiones informadas. Es una herramienta esencial para la planificación urbana, gestión de recursos naturales, seguimiento ambiental, análisis de ubicación de negocios y muchas otras aplicaciones en diversas disciplinas como puede ser la fotovoltaica en este caso en concreto. Lo destacable de QGIS es su comunidad activa y su enfoque de código abierto, lo que significa que es accesible para una amplia variedad de usuarios, desde científicos y planificadores urbanos hasta voluntarios locales que desean mapear y comprender mejor su entorno. Su capacidad para integrarse con otras herramientas y bases de datos geoespaciales lo convierte en una opción poderosa y flexible para la manipulación y visualización de datos geográficos. 17 17 Análisis de prefactibilidad y diseño completo de una Planta Solar Fotovoltaica Figura 2-13. Interfaz de trabajo de QGIS. 2.4 Equipos principales de la planta solar Una planta solar fotovoltaica típicamente requiere una serie de equipos esenciales para funcionar eficazmente. Los componentes principales incluyen paneles solares fotovoltaicos para la captura de energía solar, inversores que convierten la corriente continua (a partir de ahora, DC) generada por los paneles en corriente alterna (a partir de ahora, AC) utilizable, estructuras de montaje para sostener los paneles en la ubicación deseada y opcionalmente, sistemas de seguimiento solar para maximizar la eficiencia. Además, se necesitan dispositivos de protección eléctrica, como interruptores de circuito y fusibles, para garantizar la seguridad de la planta. En plantas a gran escala, se incorporan transformadores y sistemasde distribución para conectar la energía generada a la red eléctrica. Estos componentes trabajan en conjunto para convertir la luz solar en electricidad utilizable de manera eficiente y sostenible. En este proyecto, se simplifica el foco de atención en la elección adecuada de los módulos fotovoltaicos, de los inversores y de los centros de transformación. 2.4.1 Módulos fotovoltaicos Los módulos fotovoltaicos, a menudo conocidos como paneles solares, son el corazón de cualquier sistema de energía solar fotovoltaica. Estos dispositivos están compuestos por células solares que convierten la luz solar en electricidad mediante el efecto fotovoltaico. Cada célula solar está hecha típicamente de silicio cristalino o, en algunos casos, de otros materiales semiconductores avanzados. Estas células se agrupan y se encapsulan en paneles para formar módulos fotovoltaicos. La eficiencia y la durabilidad de los módulos fotovoltaicos son cruciales para la producción de energía a largo plazo. Los avances en tecnología han mejorado significativamente la eficiencia de conversión de energía solar, lo que permite que los módulos generen más electricidad a partir de la misma cantidad de luz solar. Además, los módulos solares están diseñados para resistir condiciones climáticas adversas y durar décadas con un mantenimiento mínimo. Estos dispositivos son la columna vertebral de la revolución solar, ya que su continua mejora impulsa la adopción de energía solar en todo el mundo, contribuyendo a la transición hacia una fuente de energía más limpia y sostenible. Para la planta solar fotovoltaica a diseñar en este proyecto se ha elegido un módulo monocristalino de la marca Trina Solar, el cúal posee las siguientes características: Análisis de Prefactibilidad 18 • Modelo: Vertex Bifacial Dual Glass • Salida de Máxima Potencia: 670 Wp • Tolerancia a la Potencia: 0~5 W • Eficiencia Máxima: 21.6 % • Dimensiones: 1303 x 2384 mm El principal motivo de la selección de este modelo en concreto de módulo fotovoltaico se debe a su uso común en gran cantidad de proyectos a gran escala y fiabilidad que esto proporciona. Para profundizar y visualizar más en detalle las características del módulo seleccionado, se añade la hoja de características como Anexo I de este proyecto. Figura 2-14. Módulo de Trina Solar Vertex 670 Wp. 2.4.2 Inversores Los inversores desempeñan un papel crucial en una planta fotovoltaica al convertir la DC generada por los paneles solares en AC utilizable para su integración en la red eléctrica o el consumo local. Estos dispositivos actúan como el “cerebro” del sistema, asegurando que la energía solar generada sea compatible con la electricidad estándar y manteniendo un voltaje y frecuencia constantes. Los inversores también desempeñan un papel importante en el seguimiento y la optimización del rendimiento de los paneles solares, al ajustar su funcionamiento según las condiciones cambiantes de la radiación solar. En una planta fotovoltaica, la elección de inversores adecuados es fundamental para garantizar la eficiencia y confiabilidad del sistema. Los inversores pueden ser centrales, que gestionan un grupo de paneles solares, o inversores de cadena, que trabajan con un número reducido de paneles. Además de la conversión de energía, muchos inversores modernos incorporan capacidades de monitoreo y control avanzadas, lo que permite a los operadores supervisar y optimizar el rendimiento de la planta en tiempo real. Esta versatilidad y capacidad de gestión hacen de estos dispositivos un componente esencial en la maximización de la producción de energía y 19 19 Análisis de prefactibilidad y diseño completo de una Planta Solar Fotovoltaica la rentabilidad de una planta solar fotovoltaica. Para la planta solar fotovoltaica a diseñar en este proyecto se ha elegido un inversor de la marca Huawei, el cuál posee las siguientes características: • Modelo: SUN2000-215KTL-H3 • Máxima Eficiencia: ≥99.0% • Entrada (Input): o Tensión Máxima: 1.500 V o Número Máximo de Entradas: 14 strings o Corriente Máxima por MPPT: 100 A /100 A/ 100 A • Salida (Output): o Potencia Activa AC Nominal: 200 W o Potencia Activa AC Máxima: 215 W o Potencia Aparente AC Máxima: 215 VA o Corriente Nominal: 144.4 A • Dimensiones: 1035 x 700 x 365 mm El principal motivo de la selección de este modelo en concreto de inversor se debe a su uso común en gran cantidad de proyectos a gran escala y la compatibilidad con el tipo de módulo seleccionado. Para profundizar y visualizar más en detalle las características del inversor seleccionado, se añade la hoja de características como Anexo II de este proyecto. Figura 2-15. Inversor de Huawei SUN2000-215KTL-H3. Dimensionado en PV Case 26 Figura 3-5. Configuración del parque. 3.3.2 Layout generation settings Tal y como se indica en el apartado 3.2. Creación de los ‘offsets’, son necesarias una serie de capas restrictivas para que la implantación de los módulos se ajuste a la normativa establecida. En la segunda pestaña de la barra de herramientas superior, todos estos offsets se incluyen en una capa predeterminada del PV Case llamada PVcase Offsets. Figura 3-6. Configuración de generación del layout. 27 27 Análisis de prefactibilidad y diseño completo de una Planta Solar Fotovoltaica 3.3.3 Generate single area De forma análoga a lo realizado con las capas de offsets, existe una capa predeterminada de PV Case denominada PVcase area donde hay que incluir los elementos que vayan a formar parte de la zona implantable del proyecto. Teniendo ya configurados los strings, el parque y las capas restringidas, se utiliza esta tercera pestaña para la creación de la implantación. En el caso específico de este proyecto se realiza la operación dos veces debido a la división de la parcela en Zona Norte y Zona Sur. Figura 3-7. Implantación del parque solar fotovoltaico. Como se puede observar en la anterior imagen, la disposición de los strings se puede clasificar en 4 grandes grupos: 2 grupos para la zona norte y otros 2 grupos para la zona sur. El recuento total es de 1245 strings. Considerando que cada una de las cadenas tiene 30 módulos, el recuento total es de 37.350 módulos. NOTA: Existe la posibilidad de sustituir esta herramienta por otra denominada Generate Multiple Area, con la única diferencia de que permitiría realizar la implantación en una sola operación. Por motivos de interés académico se utiliza la primera opción descrita. 3.3.4 Electrical design Una vez conseguido el parque fotovoltaico, hay que realizar el diseño eléctrico de media tensión de toda la instalación. Para ello se utiliza una de las herramientas recientemente incorporadas a PV Case denominada Electrical Design. A continuación, se explica el procedimiento a seguir paso a paso para llevar a cabo esta tarea: • Disposición de los centros de transformación Antes de comenzar a utilizar la herramienta, es necesario calcular cuántos centros de transformación va a requerir nuestra implantación y dónde van a estar situados. En función de una serie de cálculos que se justificarán en el apartado 6. Cálculos, se ha tomado la decisión de colocar 4 centros de transformación repartidos de forma equitativa: 2 centros de transformación en el pasillo central de la zona norte y otros 2 en el pasillo central de la zona sur. • Configuración del String Lo primero de todo es seleccionar la configuración deseada para los strings. Entre los distintos tipos que se pueden elegir, para este proyecto se elige una configuración en leap frog (salto de rana). Los paneles Dimensionado en PV Case 28 solares se conectan saltando un panel solar hasta llegar al final de la cadena, posteriormente se vuelve conectando los paneles solares que han quedado libres. En cuanto a la dirección, se utilizarán las opciones top to bottom (de arriba hacia abajo) y bottom to top (de abajo hacia arriba) dependiendo del grupo de strings a configurar y de donde se deseen colocar los inversores. Figura 3-8. Configuración del string. • Dispositivos eléctricos En segundo lugar, se establece una configuración en función de los datos reales de los centros de transformación e inversores seleccionados que permita colocar estos últimos de manera correcta y eficiente. Para ello, se insertan los siguientes datos: - Máximo número de strings por inversor = 12 strings - Máximo número de entradas por transformador = 32 inversores - Potencia AC del inversor = 215 kW Figura 3-9. Configuración de los dispositivos eléctricos. 29 29 Análisis de prefactibilidad y diseño completo de una Planta Solar Fotovoltaica Aunque el inversor seleccionado disponga de hasta 14 entradas de strings, para una mejor organización de la planta y evitar sobrecargas en los inversores se han establecido grupos de 11 y 12 strings por inversor. El ajuste de estos valores se justifica también en base a evitar el máximo número de entradas por transformador. Entre todas las posibles opciones de agrupaciones que existen, se intentará siempre agrupar los strings lo más compacto posible. Figura 3-10. Grupos de 11 strings (cían) y de 12 strings (azul) por inversor. Por último, se establecen una serie de zanjas que servirán de guía para colocar los inversores y se utiliza la herramienta de acción semi-auto generation por zonas. Se establece un total de 107 inversores. Figura 3-11. Distribución de los inversores en la planta. Dimensionado en PV Case 30 Figura 3-12. Ejemplo de la disposición de los inversores en los grupos de strings. • Códigos de colores Asignados los inversores a los distintos grupos de strings, se aplica un código de colores que permite diferenciar claramente los distintos grupos establecidos y la organización de estos, para facilitar así también la distribución del número de entradas por transformador. Como se puede observar en la Figura 3-11, cada una de las zonas de implantación están codificadas con distintos colores tal y como se menciona en el párrafo anterior. Tanto la Zona Norte como la Zona Sur están divididas a su vez en dos zonas (aproximadamente desde la mitad de cada zona hacia derecha e izquierda) para diferenciar los grupos de strings en función del transformador al que se van a conectar. Figura 3-13. Códigos de colores utilizados en los distintos grupos de strings. 31 31 Análisis de prefactibilidad y diseño completo de una Planta Solar Fotovoltaica • Cableado Para finalizar, se emplea la última de las pestañas disponibles en la herramienta de diseño eléctrico donde se puede configurar el cableado de baja tensión (BT) y de media tensión (MT), tanto la parte de AC como la parte de DC. Antes de ejecutar este paso, de forma análoga a lo que se hace con los inversores, es necesario establecer una serie de zanjas guía para conseguir dirigir el cableado por zonas de interés de manera que el cableado sea lo más corto posible y así ahorrar en gastos. Tal y como se puede comprobar en la Figura 3-14, el procedimiento de cableado es tan sencillo como: o Elegir la PV Área. o Añadir las zanjas guía mencionadas. o Seleccionar el tipo de cableado que se desea configurar (BT o MT). o Elegir la configuración deseada para el cableado y ejecutar el proceso. Figura 3-14. Cableado de la planta fotovoltaica. Dimensionado en PV Case 32 3.3.5 Layout information Tras haber realizado todo el procedimiento de dimensionado en PV Case seleccionando los ajustes que mejor se adaptan a la finalidad de este proyecto, es posible obtener toda la información generada simplemente entrando en el icono de información que se encuentra en la barra de herramientas. Una vez dentro, se separa la información en dos pestañas: Layout information y Bill of materials. Figura 3-15. Layout information. En la primera de ellas, se obtiene la información general de las PV Areas que determinan el parque fotovoltaico, conteniendo información muy relevante como el número de strings, el número total de módulos, la potencia final de la planta o el valor del GCR (Ground Cover Ratio). Figura 3-16. Lista de materiales. En la segunda, tal y como su nombre indica, se presenta una lista de los materiales necesarios para llevar a cabo la implantación configurada. Esta información será muy relevante a la hora de calcular algunos de los costes del proyecto, ya que nos proporciona datos como los metros necesarios de cables para conectar los paneles o los metros de zanja a realizar para colocar los cables de evacuación. 33 33 Análisis de prefactibilidad y diseño completo de una Planta Solar Fotovoltaica 3.4 Resumen de resultados El resultado final de la planta solar fotovoltaica obtenida tras el diseño llevado a cabo en PV Case es el siguiente: • Número de paneles = 37.350 módulos de 670 Wp • Número de strings = 1245 strings de 30 paneles por string • Potencia pico de la planta = 25,025 MWp • Ratio DC/AC = 1,251 • Número de inversores = 107 inversores de 200 kW • Potencia de inversores = 21,4 MWn • GCR = 41,75% • Pitch = 5,71 m Figura 3-17. Configuración final Zona Norte. Figura 3-18. Configuración final Zona Sur. 35 4 SIMULACIÓN EN PVSYST V Syst es una poderosa y versátil herramienta de software diseñada específicamente para la evaluación y el diseño de sistemas solares fotovotoltaicos. Esta aplicación integral permite a profesionales, ingenieros y diseñadores solares modelar con precisión las características de un sistema fotovoltaico en una variedad de contextos, desde instalaciones residenciales y comerciales hasta proyectos a gran escala. Fue creada por Dr. André Mermoud, doctor en física de partículas que realizó estudios en profundidad de los sistemas energéticos en el marco de la Universidad de Ginebra. Allí desarrolló el software PV Syst y ahora dirige la empresa PV Syst S.A. Actualmente dicha licencia cuesta en torno a los 600€ al año. Entre las características más destacadas de este software, se encuentran: • Simulación de Producción de Energía: PV Syst utiliza modelos avanzados para simular la producción de energía de sistemas solares en función de factores como la ubicación geográfica, la inclinación y orientación de los paneles, la irradiación solar y las condiciones climáticas. Esto permite a los usuarios estimar con precisión la generación de energía a lo largo del tiempo. • Análisis de Prefactibilidad: El software proporciona herramientas para llevar a cabo análisis de prefactibilidad detallados. Los usuarios pueden evaluar la viabilidad técnica, económica y financiera de un proyecto fotovoltaico, teniendo en cuenta aspectos como los costos de inversión, los ahorros energéticos y los periodos de retorno. • Optimización y Diseño: PV Syst permite a los usuarios diseñar y optimizar sistemas solares al ajustar parámetros como el número y la disposición de los paneles, la elección de inversores y otros componentes. Esto ayuda a maximizar la producción de energía y la eficiencia del sistema. • Comparación de Escenarios: Los usuarios pueden comparar diferentes escenarios de diseño y ubicación para determinar cuál sería la mejor opción en términos de generación de energía y retorno de la inversión. Esta herramienta se utiliza actualmente en una variedad de aplicaciones como las siguientes: • Diseño de Proyectos Solares: es una herramienta esencial para diseñar sistemas solares eficientes y optimizados, considerando factores geográficos, técnicos y financieros. • Evaluación de Proyectos: Se emplea para evaluar la viabilidad y rentabilidad de proyectos fotovoltaicos en diferentes escenarios y ubicaciones. • Estudios de Viabilidad: Ayuda en la toma de decisiones informadas al evaluar la inversión en energía solar y los beneficios económicos a largo plazo. • Investigación y Educación: PV Syst también es utilizado en la investigación académica y como herramienta educativa para enseñar los conceptos de energía solar fotovoltaica. En resumen, PV Syst ha demostrado ser una herramienta indispensable en la industria de la energía solar. A medida que la adopción de esta energía sigue en aumento, PV Syst sigue siendo un pilar clave para todos aquellos que buscan transformar la energía solar en una fuente confiable, sostenible y rentable de electricidad. Al abrir dicha herramienta, se encuentra el siguiente menú para empezar a configurar los parámetros necesarios y realizar la simulación de las plantas a estudiar: P Simulación en PVsyst 42 En relación con el paso anterior, existe también una limitación de la potencia generada por la instalación frente a la potencia solicitada a la red. En este caso, se establece dicha limitación a los 20 MW solicitados en el punto de inyección contando como una pérdida separada de las anteriores. Figura 4-12. Limitación de potencia de red. Finalmente, se le puede dar un enfoque probabilístico para calcular algunos resultados estimados en un periodo de tiempo determinado. Ajustando una serie de valores de variabilidad e incertidumbres sobre la simulación, el PV Syst es capaz de mostrar una evolución gráfica de producción del sistema a lo largo de 40 años. Figura 4-13. Estimación P50-P90. 43 43 Análisis de prefactibilidad y diseño completo de una Planta Solar Fotovoltaica 4.3 Resumen de resultados Tras haber estudiado y ajustado todos los parámetros vistos en este apartado, hay que volver al menú principal y ejecutar la simulación. Los resultados obtenidos para este proyecto son los siguientes: • Producción del sistema = 53.646 MWh/año • Producción específica = 2.144 kWh/kWp/año • Proporción de rendimiento = 0,864 • Pérdidas del conjunto = 0,67 kWh/kWp/día • Pérdidas del sistema = 0,26 kWh/kWp/día Una vez conseguidos estos resultados, PV Syst es capaz de generar un informe donde se resume todo el proceso descrito anteriormente junto con los valores adoptados para cada uno de los campos a rellenar. Además, se añaden más gráficas, tablas y diagramas aparte de las mostradas en este apartado que completan los resultados del proceso. Se adjunta dicho informe al final de este documento como Anexo III. Simulación en PVsyst 44 45 5 VIABILIDAD ECONÓMICA ctualmente, la viabilidad económica de las plantas fotovoltaicas es un tema fundamental en el panorama de la energía solar. Estas instalaciones, que abarcan grandes extensiones de terreno o se ubican en instalaciones industriales y comerciales, están desempeñando un papel crucial en la transición hacia una matriz energética más sostenible y en la generación de electricidad a gran escala. Una de las principales ventajas económicas de las plantas fotovoltaicas a gran escala es la eficiencia de la generación de energía. Estas instalaciones pueden beneficiarse de economías de escala, lo que reduce los costos por unidad de energía generada. La disminución de los costos de los paneles solares y la tecnología fotovoltaica ha contribuido significativamente a la viabilidad económica de estas plantas, permitiendo que los proyectos sean más asequibles y rentables. Las políticas de apoyo y los incentivos gubernamentales desempeñan un papel importante en este ámbito. Los programas de tarifas de alimentación, las subvenciones y las políticas de compra de energía a largo plazo han brindado estabilidad a las inversiones en energía solar, lo que ha incentivado el crecimiento de estas plantas en todo el mundo. Además, la generación de energía solar a gran escala contribuye también a la sostenibilidad al reducir la dependencia de los combustibles fósiles y disminuir las emisiones de gases de efecto invernadero, lo que puede tener un impacto positivo en la reputación y la responsabilidad social corporativa de las empresas. Todo esto continuará fortaleciéndose a medida que avance la tecnología y se implementen políticas favorables a las energías renovables a nivel global. 5.1 Levelized Cost of Energy (LCOE) El Costo Nivelado de la Energía (LCOE, por sus siglas en inglés, Levelized Cost of Energy) es una métrica crucial en la evaluación de la viabilidad económica de fuentes de generación de energía, incluidas las plantas fotovoltaicas. El LCOE representa el costo promedio por unidad de electricidad generada durante toda la vida útil de una instalación. Este indicador tiene en cuenta una serie de factores, como los costos iniciales de inversión, los costos operativos y de mantenimiento, la tasa de rendimiento y la vida útil esperada de la planta. Se expresa generalmente en euros por megavatio-hora (€/MWh) y permite comparar diferentes fuentes de energía de manera equitativa. El cálculo del LCOE implica una serie de pasos: 1. Se suman los costos iniciales de inversión, que incluyen la adquisición de equipos, instalación y desarrollo del proyecto. 2. A esto se le agregan los costos anuales de operación y mantenimiento, así como los costos financieros asociados al proyecto (en este proyecto no se consideran los costos financieros). 3. Luego, se calculan los flujos de efectivo neto para cada año de vida del proyecto, teniendo en cuenta los ingresos por la venta de electricidad y los costos operativos. 4. Finalmente, se calcula el LCOE mediante una fórmula que tiene en cuenta la tasa de rendimiento o tasa de descuento utilizada: 𝐿𝐶𝑂𝐸 = 𝐶𝑜𝑠𝑡𝑒𝑠 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑃𝑙𝑎𝑛𝑡𝑎 𝐺𝑒𝑛𝑒𝑟𝑎𝑑𝑜𝑟𝑎 (€) 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔í𝑎 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝐺𝑒𝑛𝑒𝑟𝑎𝑑𝑎 (𝑘𝑊ℎ) A Viabilidad Económica 46 𝐿𝐶𝑂𝐸 = ∑𝐼𝑎𝑛𝑢𝑎𝑙 + 𝑀𝑎𝑛𝑢𝑎𝑙 + 𝐹𝑎𝑛𝑢𝑎𝑙 (1 + 𝑟)𝑎ñ𝑜 𝑎ñ𝑜 𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 𝑎ñ𝑜 1 ∑𝐸𝑎𝑛𝑢𝑎𝑙 (1 + 𝑟)𝑎ñ𝑜 𝑎ñ𝑜 𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 𝑎ñ𝑜 1 𝐼𝑎𝑛𝑢𝑎𝑙 = 𝐸𝑠𝑡𝑖𝑚𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝒊𝒏𝒗𝒆𝒓𝒔𝒊ó𝒏 𝑑𝑒 𝑢𝑛 𝑎ñ𝑜 𝑑𝑒𝑡𝑒𝑟𝑚𝑖𝑛𝑎𝑑𝑜 𝑀𝑎𝑛𝑢𝑎𝑙 = 𝐸𝑠𝑡𝑖𝑚𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝑙𝑜𝑠 𝑐𝑜𝑠𝑡𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝒐𝒑𝒆𝒓𝒂𝒄𝒊ó𝒏 𝒚 𝒎𝒂𝒏𝒕𝒆𝒏𝒊𝒎𝒊𝒆𝒏𝒕𝒐 𝑑𝑒 𝑢𝑛 𝑎ñ𝑜 𝑑𝑒𝑡𝑒𝑟𝑚𝑖𝑛𝑎𝑑𝑜 𝐹𝑎𝑛𝑢𝑎𝑙 = 𝐸𝑠𝑡𝑖𝑚𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝑙𝑜𝑠 𝑐𝑜𝑠𝑡𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝒄𝒐𝒎𝒃𝒖𝒔𝒕𝒊𝒃𝒍𝒆 𝑑𝑒 𝑢𝑛 𝑎ñ𝑜 𝑑𝑒𝑡𝑒𝑟𝑚𝑖𝑛𝑎𝑑𝑜 𝐸𝑎𝑛𝑢𝑎𝑙 = 𝐸𝑠𝑡𝑖𝑚𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝒆𝒏𝒆𝒓𝒈í𝒂 𝒈𝒆𝒏𝒆𝒓𝒂𝒅𝒂 𝑒𝑛 𝑢𝑛 𝑎ñ𝑜 𝑑𝑒𝑡𝑒𝑟𝑚𝑖𝑛𝑎𝑑𝑜 𝑟 = 𝒕𝒂𝒔𝒂 𝒅𝒆 𝒅𝒆𝒔𝒄𝒖𝒆𝒏𝒕𝒐 Un LCOE más bajo indica una mayor eficiencia económica de la instalación, lo que generalmente se traduce en una fuente de energía más competitiva en el mercado. Esta métrica es fundamental para tomar decisiones informadas sobre la inversión en energías renovables y evaluar la viabilidad económica de proyectos fotovoltaicos a lo largo del tiempo. Para este proyecto, se consideran 40 años de vida útil de la implantación y una tasa de descuento del 7%. Entre los cinco escenarios planteados para la planta, tal y como se ha indicado en los apartados anteriores, se ha elegido el Escenario 4, el cual tiene un valor del LCOE igual a 37,89 €/MWh (valor más bajo de los cinco). Todos los cálculos realizados para obtener dicho resultado se detallan en el apartado 6. Cálculos. 5.2 Presupuesto del proyecto Finalmente, es de vital importancia y de gran interés para los posibles promotores del proyecto, saber cuál será la inversión necesaria para llevar a cabo la implantación. Para ello, es necesario definir una serie de conceptos y establecer algunos valores acordes al mercado actual del mundo de las energías renovables: • BOP: el término “Balance of Plant” (BOP) en el contexto de las plantas de energía, incluidas las fotovoltaicas, se refiere a todos los componentes de soporte y sistemas auxiliares necesarios para operar la planta además de los equipos de generación de energía principales. Esto puede incluir infraestructuras como carreteras, drenaje, y protecciones, así como sistemas eléctricos auxiliares como transformadores e inversores. El BOP es crucial para el funcionamiento eficiente de una planta de energía porque integra la generación de energía con los sistemas de transmisión y distribución, y asegura que la planta opere dentro de los parámetros de seguridad y regulación establecidos. Su coste se puede representar en €/Wp y se establece el valor en 0,1181 €/Wp para este proyecto. • PANEL: su coste suele definirse como una relación del precio que vale cada vatio pico de panel implantado en el campo solar. Se mide en €/Wp y se establece el valor en 0,16 €/Wp para este proyecto. 47 47 Análisis de prefactibilidad y diseño completo de una Planta Solar Fotovoltaica Figura 5-1. Gráfica de precios (€/Wp) obtenida de PV Magazine. • SEGUIDOR: su coste suele definirse como una relación del precio que valen todos los seguidores implantados en la planta por cada vatio pico de panel instalado en el campo solar. Se mide en €/Wp y se establece el valor en 0,09 €/Wp para este proyecto. • INVERSOR + CT: su coste suele definirse como una relación del precio que valen todos los inversores y centros de transformación implantados en la planta por cada vatio pico de panel instalado en el campo solar. Se mide en €/Wp y se establece el valor en 0,0384 €/Wp. para este proyecto. *Todos estos valores de precios se obtienen de una fuente de datos interna de la empresa Greenfield PV, la cuál tiene actualmente en desarrollo un proyecto de características y ubicación similares a la de este trabajo. Para calcular los presupuestos finales en miles de euros, se multiplican todos los valores anteriores por los Wp correspondientes a la implantación. Los resultados totales de la planta fotovoltaica (Total PV) y de la planta fotovoltaica más la conexión (Total PV + Conexión) se calculan sumando los valores anteriores en miles de euros. Se dividen también dichos valores entre la potencia total de la planta para obtener los resultados en forma de ratios. BOP €/Wp 0,1181 PANEL €/Wp 0,1600 SEGUIDOR €/Wp 0,0900 INVERSOR+CT €/Wp 0,0384 BOP k€ 2956,17 PANEL k€ 4003,92 SEGUIDOR k€ 2252,21 INVERSOR+CT k€ 960,00 TOTAL PV k€ 10172,29 TOTAL PV €/Wp 0,406 LONGITUD CONEXIÓN ml 2480 CONEXIÓN k€ 435 TOTAL PV+CONEXIÓN k€ 10606,841 TOTAL PV+CONEXIÓN €/Wp 0,424 Tabla 5–1. Resumen del presupuesto del proyecto. El presupuesto final para la planta solar fotovoltaica de este proyecto es de DIEZ MILLONES SEISCIENTOS SEIS MIL OCHOCIENTOS CUARENTA Y UN EUROS (10.606.841 €). Viabilidad Económica 48 49 6 CÁLCULOS l desarrollo y análisis de una planta solar fotovoltaica requiere una meticulosa evaluación de diversos parámetros y factores clave para garantizar su eficiencia y rentabilidad. En este último capítulo, se profundiza en el mundo de los cálculos fundamentales que sustentan la viabilidad técnica y económica de la instalación solar. Tal y como se ha ido desarrollando a lo largo de la memoria, el análisis de prefactibilidad y el diseño completo de una planta solar fotovoltaica requiere de la toma de muchas decisiones importantes a la hora de seleccionar unos parámetros y configuraciones adecuadas en función del clima y la localización donde se ubica, entre otros muchos factores. En este apartado se realiza una comparativa entre las distintas orientaciones que se podrían considerar para conseguir el objetivo final, justificando cada una de las decisiones tomadas en base a los valores obtenidos mediante fórmulas, cálculos y simplificaciones adaptadas al nivel académico que se pretende conseguir. 6.1 Escenarios planteados Para añadir a este proyecto un trabajo de parametrización y optimización, se lleva a cabo una iteración de distintos escenarios siguiendo unas pautas previamente establecidas. En este caso, la tónica de la variación se centra en mantener fijo el número de inversores e ir aumentando el valor del GCR. Todos los elementos que se muestran en la tabla se explican más adelante para su mejor comprensión. A modo de resumen, se adjunta a continuación una tabla con los cinco escenarios planteados para la posible implantación: Ud Escenario 1 Escenario 2 Escenario 3 Escenario 4 Escenario 5 Potencia POI MWn. 20 20 20 20 20 Ratio DC/AC - 1,044 1,113 1,181 1,251 1,315 Potencia pico MWp. 20,884 22,251 23,6175 25,025 26,291 Wp. 20883900 22250700 23617500 25024500 26290800 Ratio Pot. Inversores - 1,070 1,070 1,070 1,070 1,070 Potencia Inversores MWn. 21,4 21,4 21,4 21,4 21,4 Potencia Inversor Ud MWn. 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 kW. 200 200 200 200 200 Nº Inversores Ud. 107 107 107 107 107 Potencia Panel Wp. 670 670 670 670 670 Nº Paneles Ud. 31170 33210 35250 37350 39240 Paneles / String Ud. 30 30 30 30 30 Nº Strings Ud. 1039 1107 1175 1245 1308 Long. Módulo m 2,384 2,384 2,384 2,384 2,384 GCR - 35% 37,25% 39,50% 41,75% 44% Pasillo m 4,43 4,02 3,65 3,33 3,03 Pitch m 6,81 6,40 6,04 5,71 5,42 E Cálculos 50 Tabla 6–1. Posibles escenarios para el proyecto. Como se puede comprobar, hay una serie de elementos comunes entre todos los escenarios y otros variables en función de algunos parámetros elegidos. Primero, se analizan los elementos comunes con la siguiente información: • Potencia POI: En función de la superficie de la parcela, se podía preveer una producción en torno a los 20-25 MW, pero para cumplir con las normativas de ocupación de una implantación y cumplir el balance de potencia reactiva, se determinan 20 MWn en el punto de interconexión para todos los escenarios posibles. • Nº inversores: tras una primera aproximación del número de módulos a implantar y de la distribución de estos, se decide tomar como referencia la cantidad de 107 inversores (cada uno con grupos de 11 y 12 trackers) y distribuirlos entre 4 centros de transformación (cada uno con grupos de entre 25 y 28 inversores) repartidos de forma equitativa entre las dos zonas habilitadas para el campo solar. Nº STRINGS POR INVERTER 11,63551402 Zona 1.1 260 4x11 + 18x12 Zona 1.2 387 21x11 + 13x12 Zona 2.1 268 8x11 + 15x12 Zona 2.2 330 6x11 + 22x12 TOTAL 1245 107 Tabla 6–2. Número de inversores por zona. CENTRO DE TRANSFORMACIÓN INV 11 12 TOTAL NOROESTE CT1 13 15 28 NORESTE CT2 12 16 28 SUROESTE CT3 2 23 25 SURESTE CT4 12 14 26 TOTAL 107 Tabla 6–3. Número de centros de transformación por zona. • Ratio Potencia Inversores: se calcula dividiendo la potencia de inversores (número de inversores por la potencia de estos) entre la potencia nominal del POI. • Equipos principales: los equipos seleccionados para las implantaciones se han seleccionado tomando como referencia otros proyectos fotovoltaicos en desarrollo. Por lo tanto, estos equipos y sus características se mantienen constantes en los distintos escenarios. Los ajustes del resto de parámetros variables entre los distintos escenarios se justifican de la siguiente manera: • GCR: es el parámetro variable más importante del cual derivan el resto de los parámetros. Se decide variar la ratio de terreno cubierto por los trackers de manera que el primer escenario tenga un 35% y el último un 44%. El resto de los escenarios tomarán valores intermedios entre ambos, todos ellos bastante comunes en otras implantaciones reales. • Pitch: la separación entre los trackers se obtiene dividiendo la longitud del módulo seleccionado entre el valor del GCR. • Pasillo: las dimensiones de los pasillos de la implantación se calculan restando la longitud del módulo al valor del Pitch. • Nº paneles y Nº strings: en función de los dimensionados anteriores y realizando las simulaciones correspondientes en PV Case, se calculan el número de paneles a implantar y por tanto el número de 51 51 Análisis de prefactibilidad y diseño completo de una Planta Solar Fotovoltaica strings necesarios en cada escenario. • Potencia pico: teniendo el número de paneles del campo solar, se calcula fácilmente el valor de la potencia pico de cada escenario. • Ratio DC/AC: se calcula dividiendo la potencia pico entre la potencia nominal del POI (MWp/MWn). 6.2 Estimación de parámetros en PV Case y PV Syst Durante el proceso de diseño completo de la planta solar fotovoltaica, las distintas herramientas empleadas como PV Case o PV Syst requieren de una serie de parámetros para poder simular correctamente. La mayoría de los valores elegidos para estos parámetros, se han seleccionado tomando como referencia los diseños de otras implantaciones reales lideradas por empresas de ingeniería en España. En el caso de algunos de ellos, los mismos softwares de diseño te recomiendan unos valores típicos completamente válidos para las simulaciones realizadas, considerando que la profundidad del estudio de este proyecto se centra en el nivel académico y no en el estudio exhaustivo de todos los cálculos que conlleva el proceso, ya que complicaría en exceso el procedimiento y se distanciaría del objetivo final. En el caso específico de las pérdidas previstas en los distintos escenarios de la planta, se ha empleado una tabla Excel de cálculos creados para otros proyectos de la misma índole, de manera que se consigan valores aproximados a los reales en el caso específico del escenario seleccionado. 6.3 LCOE Una vez realizadas todas las simulaciones deseadas y obtenidos los resultados de cada una de ellas, se opta por calcular el valor del LCOE de cada caso y tomar el valor más bajo como criterio selectivo. Para ello, es necesario calcular la producción de la energía de cada escenario realizando una simulación de PV Syst a 40 años vista. A continuación, se detalla el procedimiento llevado a cabo: 1) Se plantean los datos iniciales y datos del proyecto: Ud Escenario 1 Escenario 2 Escenario 3 Escenario 4 Escenario 5 Datos iniciales Años de Estudio Años 40 40 40 40 40 Tasa Descuento % 7,00% 7,00% 7,00% 7,00% 7,00% Años PPA Años 10 10 10 10 10 Precios PPA €/MWh 35 35 35 35 35 Inicio Estudio Año 2024 2024 2024 2024 2024 Datos de Proyecto Potencia Pico MWp 20,8839 22,2507 23,6175 25,0245 26,2908 Potencia Punto Interconexión MW 20 20 20 20 20 Potencia Inversor MW 21,4 21,4 21,4 21,4 21,4 Ratio DC/AC MWp 1,044195 1,112535 1,180875 1,251225 1,31454 Dimensiones Catastrales Ha 48 48 48 48 48 Disponibilidad % 99% 99% 99% 99% 99% Tabla 6–4. Datos iniciales y datos de proyecto. Como se puede observar en la tabla anterior, se consideran fijos 40 años de estudio con una tasa de descuento del 7%. El PPA (Power Purchase Agreement) es un acuerdo de compraventa de energía limpia a largo plazo desde un activo concreto y a un precio prefijado entre un desarrollador renovable y un consumidor (o comercializador). También se fija que durante los primeros 10 años de estudio de cada escenario, el precio del Conclusiones 58 59 59 Análisis de prefactibilidad y diseño completo de una Planta Solar Fotovoltaica GLOSARIO • Corriente Alterna (AC): Corriente eléctrica que cambia de dirección periódicamente. • Base meteorológica: Datos climatológicos utilizados como referencia para el diseño y operación de sistemas fotovoltaicos. • Bifacial: Módulo solar que puede captar la luz solar por ambas caras, aumentando así la eficiencia de conversión. • Capacidad de acceso: La capacidad de conectarse y utilizar una red eléctrica. • Corriente Continua (DC): Corriente eléctrica que fluye en una dirección constante. • Evacuación de la energía: Proceso de transporte de la energía generada desde la planta solar hasta el punto de consumo. • Geomático: Tecnología que combina la geografía y la informática para gestionar datos espaciales. • Ground Cover Ratio (GCR): Relación entre la superficie ocupada por los paneles solares y la superficie total del terreno. • Hora legal: Hora oficial de un lugar, ajustada para tener en cuenta horarios de verano o invierno. • Irradiación directa normal (DNI): Cantidad de radiación solar directa recibida por una superficie inclinada. • Irradiancia: Potencia solar incidente por unidad de área. • Monocristalino: Tipo de célula solar fabricada a partir de un solo cristal de silicio. • Monofila: Configuración de paneles solares colocados en una sola fila. • Pérdidas óhmicas: Pérdida de energía debida a la resistencia eléctrica en los componentes del sistema. • Pitch: distancia entre filas de paneles solares. • Plano de captación fijo: Sistema solar fotovoltaico cuyos paneles no se mueven y están fijos en una posición. • Potencia activa: Potencia real consumida o generada por un dispositivo eléctrico. • Potencia reactiva: Componente de la potencia eléctrica que oscila entre adelante y atrás en el circuito, sin realizar trabajo útil. Es esencial para mantener la calidad y estabilidad de la red eléctrica, aunque no realiza ningún trabajo mecánico directo. • Potencia aparente: Combinación de potencia activa y reactiva en un sistema eléctrico. • Prefactibilidad: Evaluación preliminar de la viabilidad de un proyecto. • Punto de interconexión (POI): Punto donde una instalación se conecta a la red eléctrica. • Radiación solar: Energía radiante del sol que llega a la Tierra. • Referencia catastral: Identificación oficial de una propiedad en registros públicos. • Regulaciones ambientales: Normativas que establecen los estándares ambientales y los requisitos para proyectos energéticos. • Requerimiento: documento legal que cita un estatuto u otras leyes en relación con algún tipo de reclamo o demanda. • Retranqueo: Distancia mínima requerida entre una instalación solar y la propiedad vecina. • String: Conjunto de módulos solares conectados en serie. Glosario 60 • Subsanación: Corrección de deficiencias en un proyecto. • Suelo no urbanizable: Terreno que no está destinado para desarrollo urbano. • Suelo urbanizable: Terreno apto para desarrollo urbano según la planificación urbana. • Trackers: Dispositivos que siguen la trayectoria del sol para maximizar la captación de energía solar. 61 61 Análisis de prefactibilidad y diseño completo de una Planta Solar Fotovoltaica ANEXOS Anexo I. Hoja de Características del módulo fotovoltaico. Anexo II. Hoja de Características del inversor. Anexo III. Informe de resultados de PV Syst. Anexos 62 ANEXOS Anexo I. Hoja de Características del módulo fotovoltaico. Anexo II. Hoja de Características del inversor. Anexo III. Informe de resultados de PV Syst. Mono Multi Solutions 0~+5W POSITIVE POWER TOLERANCEMAXIMUM POWER OUTPUT 670W MAXIMUM EFFICIENCY 21.6% IEC61215/IEC61730/IEC61701/IEC62716/UL61730 ISO 9001: Quality Management System ISO 14001: Environmental Management System ISO14064: Greenhouse Gases Emissions Verification ISO45001: Occupational Health and Safety Management System Comprehensive Products and System Certificates ×××××××××× EU-28 WE EE COMPLIANT RECYCLABLE PACKAGING PRODUCT: TSM-DEG21C.20 POWER RANGE: 635-670W High customer value High power up to 670W High reliability High energy yield BIFACIAL DUAL GLASS MONOCRYSTALLINE MODULE • Lower LCOE (Levelized Cost Of Energy), reduced BOS (Balance of System) cost, shorter payback time • Lowest guaranteed first year and annual degradation; • Designed for compatibility with existing mainstream system components • Higher return on Investment • Up to 21.6% module efficiency with high density interconnect technology • Multi-busbar technology for better light trapping effect, lower series resistance and improved current collection • Minimized micro-cracks with innovative non-destructive cutting technology • Ensured PID resistance through cell process and module material control • Resistant to harsh environments such as salt, ammonia, sand, high temperature and high humidity areas • Mechanical performance up to 5400 Pa positive load and 2400 Pa negative load • Excellent IAM (Incident Angle Modifier) and low irradiation performance, validated by 3rd party certifications • The unique design provides optimized energy production under inter-row shading conditions • Lower temperature coefficient (-0.34%) and operating temperature • Up to 25% additional power gain from back side depending on albedo 85.0% 90% 100% 98.0% Years 510 15 20 25 30 Guaranteed Power Trina Solar’s Vertex Bifacial Dual Glass Performance Warranty Preliminary DIMENSIONS OF PV MODULE(mm) www.trinasolar.com CAUTION: READ SAFETY AND INSTALLATION INSTRUCTIONS BEFORE USING THE PRODUCT. © 2021 Trina Solar Co.,Ltd, All rights reserved, Specifications included in this datasheet are subject to change without notice. Version number: TSM_EN_2021_PA4 Operational Temperature Maximum System Voltage -40~+85ºC 1500V DC (IEC) Modules per box: 31 pieces Modules per 40’ container: 558 pieces Monocrystalline Solar Cells Max Series Fuse Rating 35A MECHANICAL DATA TEMPERATURE RATINGS MAXIMUMRATINGS PACKAGING CONFIGUREATION WARRANTY (Please refer to product warranty for details) Front View Back View ELECTRICAL DATA (STC) ELECTRICAL DATA (NOCT) *Measuring tolerance: ±3%. *Please refer to regional datasheet for specified connector. STC: Irrdiance 1000W/m2, Cell Temperature 25ºC, Air Mass AM1.5. Maximum Power Voltage-VMPP (V) Maximum Power Current-IMPP (A) Open Circuit Voltage-VOC (V) Short Circuit Current-ISC (A) Module Efficiency η m (%) Maximum Power-PMAX (Wp) 0 ~ +5Power Tolerance-PMAX (W) I-V CURVES OF PV MODULE(650 W) Current (A) P-V CURVES OF PV MODULE(650 W) Power (W) Voltage(V) Voltage(V) Peak Power Watts-PMAX (Wp)* NOCT: Irradiance at 800W/m2, Ambient Temperature 20°C, Wind Speed 1m/s. Portrait: 280/280 mm(11.02/11.02 inches) Length can be customized 2384×1303×35 mm (93.86×51.30×1.38 inches) 38.7 kg (85.3 lb) 2.0 mm (0.08 inches), High Transmission, AR Coated Heat Strengthened Glass POE/EVA 35mm(1.38 inches) Anodized Aluminium Alloy IP 68 rated Photovoltaic Technology Cable 4.0mm2 (0.006 inches2), MC4 EVO2 / TS4* 132 cells 2.0 mm (0.08 inches), Heat Strengthened Glass (White Grid Glass) Module Dimensions Weight Front Glass Encapsulant material Back Glass Frame J-Box Cables Connector No. of cells 43°C (±2°C) - 0.34%/°C - 0.25%/°C 0.04%/°C Temperature Coefficient of PMAX Temperature Coefficient of VOC Temperature Coefficient of ISC NOCT(Nominal Operating Cell Temperature) 12 year Product Workmanship Warranty 30 year Power Warranty 0.45% Annual Power Attenuation 2% first year degradation BIFACIAL DUAL GLASS MONOCRYSTALLINE MODULE Maximum Power Voltage-VMPP (V) Maximum Power Current-IMPP (A) Open Circuit Voltage-VOC (V) Short Circuit Current-ISC (A) 0 10 20 30 40 50 5.0 10.0 15.0 200W/m2 400W/m2 1000W/m2 800W/m2 600W/m2 20.0 Electrical characteristics with different power bin (reference to 10% Irradiance ratio) 10%Irradiance ratio (rear/front) 685 19.54 18.39 18.26 640 37.3 17.19 45.1 20.6 484 34.7 13.94 42.5 14.71 690 19.59 18.44 18.31 645 37.5 17.23 45.3 20.8 488 34.9 13.98 42.7 14.75 696 19.63 18.48 18.35 650 37.7 17.27 45.5 20.9 492 35.1 14.01 42.9 14.79 706 19.74 18.56 18.45 660 38.1 17.35 45.9 21.2 499 35.4 14.10 43.2 14.87 701 19.69 18.52 18.40 655 37.9 17.31 45.7 21.1 495 35.2 14.05 43.0 14.83 Open Circuit Voltage-VOC (V) Short Circuit Current-ISC (A) Maximum Power Voltage-VMPP (V) Maximum Power Current-IMPP (A) Total Equivalent power -PMAX (Wp) 680 19.48 18.35 18.21 635 37.1 37.3 37.5 37.7 38.137.937.1 17.15 44.9 45.1 45.3 45.5 45.9 712 19.79 18.60 38.3 46.1 717 19.84 18.63 38.5 46.3 18.50 665 38.3 17.39 46.1 21.4 504 35.6 14.16 43.4 14.91 18.55 670 38.5 17.43 46.3 21.6 508 35.7 14.20 43.6 14.95 45.744.9 20.4 480 34.6 13.90 42.3 14.67 Power Bifaciality:70±5%. 1500V DC (UL) 0 10 20 30 40 50 100 200 300 400 500 600 700 200W/m2 400W/m2 1000W/m2 800W/m2 600W/m2 Preliminary A-A B-B 2384 1303 Serial number 1400 400 2384 35 AA 35 30 30 35 1264 1303 6- Φ 4.3 Grounding Hole 12-Drain Hole 4-Φ7×10 Installing Hole 4-Φ9×14 Installing Hole Laminate Silicon Sealant Frame Laminate Silicon Sealant Frame B B 63 63 Análisis de prefactibilidad y diseño completo de una Planta Solar Fotovoltaica ANEXOS Anexo I. Hoja de Características del módulo fotovoltaico. Anexo II. Hoja de Características del inversor. Anexo III. Informe de resultados de PV Syst. S O L A R . H U A W E I . C O M SUN2000-215KTL-H3 Technical Specifications Efficiency Max. Efficiency ≥99.0% European Efficiency ≥98.6% Input Max. Input Voltage 1,500 V Number of MPP Trackers 3 Max. Current per MPPT 100A/100A/100A Max. PV Inputs per MPPT 4/5/5 Start Voltage 550 V MPPT Operating Voltage Range 500 V ~ 1,500 V Nominal Input Voltage 1,080 V Output Nominal AC Active Power 200,000 W Max. AC Apparent Power 215,000 VA Max. AC Active Power (cosφ=1) 215,000 W Nominal Output Voltage 800 V, 3W + PE Rated AC Grid Frequency 50 Hz / 60 Hz Nominal Output Current 144.4 A Max. Output Current 155.2 A Adjustable Power Factor Range 0.8 LG ... 0.8 LD Max. Total Harmonic Distortion ＜3% Protection Input-side Disconnection Device Yes Anti-islanding Protection Yes AC Overcurrent Protection Yes DC Reverse-polarity Protection Yes PV-array String Fault Monitoring Yes DC Surge Arrester Type II AC Surge Arrester Type II DC Insulation Resistance Detection Yes Residual Current Monitoring Unit Yes Communication Display LED Indicators, WLAN + APP USB Yes MBUS Yes RS485 Yes General Dimensions (W x H x D) 1,035 x 700 x 365 mm (40.7 x 27.6 x 14.4 inch) Weight (with mounting plate) ≤86 kg (191.8 lb.) Operating Temperature Range -25°C ~ 60°C (-13°F ~ 140°F) Cooling Method Smart Air Cooling Max. Operating Altitude without Derating 4,000 m (13,123 ft.) Relative Humidity 0 ~ 100% DC Connector Staubli MC4 EVO2 AC Connector Waterproof Connector + OT/DT Terminal Protection Degree IP66 Topology Transformerless Anexos 64 ANEXOS Anexo I. Hoja de Características del módulo fotovoltaico. Anexo II. Hoja de Características del inversor. Anexo III. Informe de resultados de PV Syst. 14/03/23 PVsyst V7.2.19 VC3, Simulation date: 14/03/23 17:16 with v7.2.19 Project: PLANTA TFG AEM SOLAR Variant: PLANTA TFG AEM SOLAR - 41,75% - 40Y PVsyst Licensed to Prodiel S.L (Spain) Main results System Production Produced Energy Apparent energy 53646 56632 MWh/year MVAh Specific production Performance Ratio PR 2144 86.43 kWh/kWp/year % Normalized productions (per installed kWp) Performance Ratio PR Balances and main results GlobHor DiffHor T_Amb GlobInc GlobEff EArray E_Grid PR kWh/m² kWh/m² °C kWh/m² kWh/m² MWh MWh ratio January 82.1 28.12 10.50 112.1 107.3 2706 2605 0.928 February 102.0 35.43 11.16 138.2 132.6 3300 3170 0.917 March 137.4 55.84 13.41 177.2 170.1 4197 4026 0.908 April 160.3 65.49 15.84 205.0 196.8 4713 4518 0.881 May 227.3 68.78 19.52 297.4 286.8 6547 6268 0.842 June 222.2 71.49 23.64 284.8 274.5 6255 5988 0.840 July 256.1 55.35 27.82 339.5 328.3 7263 6942 0.817 August 229.2 51.45 28.99 306.0 295.7 6676 6379 0.833 September 161.5 48.92 24.71 215.5 207.6 4845 4636 0.860 October 137.8 39.09 22.95 187.2 180.3 4270 4098 0.875 November 77.6 30.36 14.47 102.3 97.8 2439 2346 0.917 December 81.9 25.46 10.57 115.1 110.2 2771 2670 0.927 Year 1875.4 575.79 18.68 2480.3 2388.1 55983 53646 0.864 Legends GlobHor DiffHor T_Amb GlobInc GlobEff Global horizontal irradiation Horizontal diffuse irradiation Ambient Temperature Global incident in coll. plane Effective Global, corr. for IAM and shadings EArray E_Grid PR Effective energy at the output of the array Energy injected into grid Performance Ratio Page 7/11 14/03/23 PVsyst V7.2.19 VC3, Simulation date: 14/03/23 17:16 with v7.2.19 Project: PLANTA TFG AEM SOLAR Variant: PLANTA TFG AEM SOLAR - 41,75% - 40Y PVsyst Licensed to Prodiel S.L (Spain) Loss diagram Global horizontal irradiation 1875 kWh/m² +32.3% Global incident in coll. plane -1.79% Near Shadings: irradiance loss -0.22% IAM factor on global -2.00% Soiling loss factor +0.26% Ground reflection on front side Bifacial Global incident on ground 865 kWh/m² on 277889 m² -80.99% (0.19 Gnd. albedo) Ground reflection loss -67.53% View Factor for rear side +15.76% Sky diffuse on the rear side +0.00% Beam effective on the rear side -5.00% Shadings loss on rear side Global Irradiance on rear side (141 kWh/m²)5.89% Effective irradiation on collectors2388 kWh/m² * 116022 m² coll. efficiency at STC = 21.64% PV conversion, Bifaciality factor = 0.70 Array nominal energy (at STC effic.)62423 MWh -0.22% Module Degradation Loss ( for year #1) +0.24% PV loss due to irradiance level -5.92% PV loss due to temperature +0.30% Module quality loss -1.55% LID - Light induced degradation -1.10% Mismatch loss, modules and strings -0.56% Mismatch for back irradiance -0.56% Ohmic wiring loss Array virtual energy at MPP56721 MWh -1.46% Inverter Loss during operation (efficiency) 0.00% Inverter Loss over nominal inv. power 0.00% Inverter Loss due to max. input current 0.00% Inverter Loss over nominal inv. voltage 0.00% Inverter Loss due to power threshold 0.00% Inverter Loss due to voltage threshold 0.00% Night consumption Available Energy at Inverter Output55891 MWh -0.39% Auxiliaries (fans, other) -0.53% AC ohmic loss -1.22% Medium voltage transfo loss -0.58% MV line ohmic loss -1.36% Unused energy (grid limitation) Active Energy injected into grid53646 MWh Reactive energy to the grid: Aver. cos(phi) = 0.94718146 MVAR Apparent energy to the grid56632 MVA Page 8/11 14/03/23 PVsyst V7.2.19 VC3, Simulation date: 14/03/23 17:16 with v7.2.19 Project: PLANTA TFG AEM SOLAR Variant: PLANTA TFG AEM SOLAR - 41,75% - 40Y PVsyst Licensed to Prodiel S.L (Spain) Special graphs Diagrama entrada/salida diaria Distribución de la potencia de salida del sistema Page 9/11 14/03/23 PVsyst V7.2.19 VC3, Simulation date: 14/03/23 17:16 with v7.2.19 Project: PLANTA TFG AEM SOLAR Variant: PLANTA TFG AEM SOLAR - 41,75% - 40Y PVsyst Licensed to Prodiel S.L (Spain) Aging Tool Aging Parameters Time span of simulation 41 years Module average degradation Loss factor 0.45 %/year Mismatch due to degradation Imp RMS dispersion Vmp RMS dispersion 0 0 %/year %/year Meteo used in the simulation #1 PLANTA TFG AEM SOLAR PVGIS TMY Years Years simulated 1990 (reference year) 1,11,21,31,41 Energy injected into grid Performance Ratio Page 10/11 14/03/23 PVsyst V7.2.19 VC3, Simulation date: 14/03/23 17:16 with v7.2.19 Project: PLANTA TFG AEM SOLAR Variant: PLANTA TFG AEM SOLAR - 41,75% - 40Y PVsyst Licensed to Prodiel S.L (Spain) Aging Tool Aging Parameters Time span of simulation 41 years Module average degradation Loss factor 0.45 %/year Mismatch due to degradation Imp RMS dispersion Vmp RMS dispersion 0 0 %/year %/year Meteo used in the simulation #1 PLANTA TFG AEM SOLAR PVGIS TMY Years Years simulated 1990 (reference year) 1,11,21,31,41 PLANTA TFG AEM SOLAR PVGIS TMY Year E Grid MWh PR PR loss % 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 53646 53454 53262 53070 52878 52686 52493 52301 52109 51917 51725 51497 51269 51040 50812 50584 50356 50127 49899 49671 49443 49200 48957 48713 48470 48227 47984 47741 47498 47254 47011 46768 46526 46283 46040 45798 45555 45312 45069 44827 44584 0.864 0.861 0.858 0.855 0.852 0.849 0.846 0.843 0.84 0.836 0.833 0.83 0.826 0.822 0.819 0.815 0.811 0.808 0.804 0.8 0.797 0.793 0.789 0.785 0.781 0.777 0.773 0.769 0.765 0.761 0.757 0.754 0.75 0.746 0.742 0.738 0.734 0.73 0.726 0.722 0.718 0% -0.4% -0.7% -1.1% -1.4% -1.8% -2.1% -2.5% -2.9% -3.2% -3.6% -4% -4.4% -4.9% -5.3% -5.7% -6.1% -6.6% -7% -7.4% -7.8% -8.3% -8.7% -9.2% -9.6% -10.1% -10.6% -11% -11.5% -11.9% -12.4% -12.8% -13.3% -13.7% -14.2% -14.6% -15.1% -15.5% -16% -16.4% -16.9% Page 11/11