viernes, 23 de octubre de 2009

POTENCIAL ELÉCTRICO MEDIANTE ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA CONECTADA A LA RED EN LA REGIÓN DE TACTA - PERÚ -

Introducción.
El estudio pretende analizar la energía eléctrica generada a partir de una instalación fotovoltaica con una potencia de 1 MW situada en Tacna, con objeto de evaluar el potencial eléctrico de la zona a través de esta tecnología.
Partimos de un proyecto que abarca la construcción de una central fotovoltaica conectada a la red eléctrica nacional, equipada con sistemas de estructura fija, compuesta por 10 instalaciones de 100 kW de potencia nominal como la descrita en las siguientes páginas.
Estas instalaciones solares fotovoltaicas no evacuarán directamente la energía producida a la red pública de Baja Tensión, sino que lo harán a la red pública de Media Tensión mediante unas infraestructuras comunes de interconexión.
La instalación se realizará sobre una superficie libre de obstáculos por lo que en todo momento se buscará la optimización energética de la planta.


DESCRIPCION TECNICA DE LA CENTRAL FOTOVOLTAICA


Generador fotovoltaico: El generador fotovoltaico está formado por la interconexión en serie y paralelo de un determinado número de módulos fotovoltaicos. Los módulos fotovoltaicos son los encargados de transformar la energía del sol en energía eléctrica, generando una corriente continua proporcional a la irradiancia solar recibida.
Sistema de acondicionamiento de potencia: Para poder inyectar la corriente continua generada por los módulos a la red eléctrica, es necesario transformarla en corriente alterna de similares condiciones a la de la red. Esta función es realizada por unos equipos denominados inversores, que basándose en tecnología de electrónica de potencia transforman la corriente continua procedente de los módulos en corriente alterna de la misma tensión y frecuencia que la de la red pudiendo, de esta forma, operar la instalación fotovoltaica en paralelo con ella.
Interfaz de conexión a red: Para poder conectar la instalación fotovoltaica a la red en condiciones adecuadas de seguridad tanto para personas como para los distintos componentes que la configuran, ésta ha de dotarse de las protecciones y elementos de facturación y medida necesarios.
Evacuación de la energía generada a la red: La evacuación de la energía generada, con parámetros de Baja Tensión (400 V y 50 Hz)[1], a la red eléctrica, se realiza a través de las infraestructuras comunes de interconexión del parque solar al punto de conexión, en media tensión (20 kV)1, definido por la compañía distribuidora.


DESCRIPCION DE LA INSTALACION DE 100 kW (TIPO)
Designación de la instalación A-1
Potencia Nominal: 100 kW
GENERADOR FOTOVOLTAICO
Fabricante: SOLARWORLD
Modelo SW-210 Poly
Tecnología Si policristalino
Potencia (Wp) 220 Wp
Intensidad de cortocircuito (A) 7,8 A
Tensión de circuito abierto (V) 36,4 V
Tensión de máxima potencia (V) 29,2 V
Intensidad de máxima potencia (A) 7,2A
Nº total de módulos 528
Nº de módulos en serie 22
Nº de módulos en paralelo 24
Potencia pico 110.880 Wp
Tensión de máxima potencia (Vpmp) 509,94 V
Tensión circuito abierto (Voc) 657,18V
Intensidad de cortocircuito por inversor (Icc) 232,96 A
Intensidad de máxima potencia por inversor (Ipmp) 215,88 A
ACONDICIONAMIENTO DE POTENCIA
Nº de inversores 1
Fabricante SIEMENS
Modelo SINVERT SOLAR 100
Tecnología IGBT
Potencia kVA / kW 100 kVA / 100 kW
Coseno de ϕ 1
Nº de secciones 2
TRANSFORMADOR  BT/MT
400V/20kV
160kVA


En las dos páginas siguientes tenemos los esquemas de cada una de las plantas de 100 kW mencionadas, tanto la parte denominada de BT, cuyo punto frontera sería el inversor así como la zona correspondiente a la MT. Se incluye también un unifilar básico de la interconexión de las infraestructuras de MT para la evacuación común de las 10 plantas de 100 kW.


[1] Se adaptarán a las condiciones establecidas para la legislación Peruana








  • Métodos
Partimos de los datos de irradiación y climáticos proporcionados por METEONORM para los siguientes requisitos de diseño:
Localidad del emplazamiento ..................: TACNA
Provincia .................................................: Tacna
Latitud .....................................................: 18º 01´ S
Longitud ..................................................: 70º 16´O
Altura geográfica .....................................: 459 m
Temperatura media: máx/mín…… ......: 23ºC/14ºC
Radiación media Horizontal...................: 5.68 kWh/m² dia
Los resultados de partida los podemos ver en las dos páginas siguientes








Estos datos, junto con las características técnicas de la instalación tipo de 100 kW, se introducen en el programa PVSYST 3.41, con objeto de modelizar el comportamiento de la planta fotovoltaica a lo largo de un año meteorológico tipo y estimar la energía eléctrica producida por estas infraestructuras durante ese año.
  • Resultados y análisis
Los resultados que arroja el PVSYST una vez corrido el programa son los que a continuación se muestran.




Como se puede ver, la energía producida por cada una de las plantas de 100 kW nominales es de 203.163 kWh/año, o lo que es lo mismo 2.031.630 kWh/año por planta de 1 MW nominal instalado. Cabe destacar el dato de las horas equivalentes (HES=kWh/kWp) 1830, que tendría la planta; sumamente atractiva para una planta con estructura fija. Cabe destacar, para comparar, que instalaciones similares a la analizada en zonas de España con alta radiación, tienen resultados entorno a las 1430[i] HES o en Alemania, con resultados de unas 1000[ii] HES. Es decir, estamos hablando de que en la zona de Tacna, Perú, la producción eléctrica es un 27,9% mayor que las mejores zonas de España y un 83% mayor que en las mejores de Alemania. 
  • Conclusiones
A tenor de los resultados, el potencial eléctrico mediante tecnología solar fotovoltaica de la zona de Tacna, al igual que otras zonas similares del Perú, es enormemente atractivo e interesante, ya que suponiendo que el coste de 1 Wp instalado en Perú, fuese el mismo que los instalados en España o Alemania, la amortización de las instalaciones, calculadas por motivos de claridad mediante el procedimiento simple de obtener el cociente de lo que cuesta y lo que produce ( esto es, no se han considerado otras variables económicas), sería para el Perú alrededor de un 28 % inferior a la amortización en España o un 83 % inferior a la Alemana, considerando el mismo precio pagado por los Wh producidos. O lo que es lo mismo, en Perú, la “prima” a pagar al generador fotovoltaico, podría ser un 28 % inferior a la española o un 83 % inferior a la alemana para un mismo período de amortización.


  • Referencias bibliográficas
METEONORM 5.1.
PVSYST 3.4
Solar Electricity Engineering of Photovoltaic Systems Autor E.Lorenzo












[i] PV GIS Location: 37°13'49" North, 6°1'13" West, Elevation: 4 m a.s.l.,
Nearest city: Coria del Rio, Spain (7 km away)

[ii] PV GIS Location: 48°9'5" North, 11°34'46" East, Elevation: 518 m a.s.l.,
Nearest city: Muenchen, Germany (10 km away)









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