domingo, 15 de agosto de 2010

NUEVOS PARÁMETROS UTILIZADOS PARA LA EVALUACIÓN DEL RENDIMIENTO EN SISTEMAS FV AISLADOS

Los parámetros que normalmente se utilizan para evaluar el rendimiento de los sistemas fotovoltaicos aislados son los siguientes:

En los que:

De los parámetros anteriormente mostrados podemos observar que el PR es una función dependiente de la energía fotovoltaica consumida. Es decir, a mayor energía consumida en las cargas procedente del generador fotovoltaico, mayor será el PR; ya que la producción final Yf será mayor al serlo a su vez EPV.

Como se ha mencionado en un documento anterior EL PR (Performance Ratio) NECESARIO PERO NO SUFICIENTE EN SISTEMAS FOTOVOLTAICOS AISLADOS”, cuando se dimensiona un sistema aislado, normalmente se establece como criterio de diseño el mes peor, ya que el sistema debe de “garantizar” el aporte eléctrico en condiciones de baja radiación. Esto se traduce en que para los meses de invierno la energía consumida EPV coincidirá de forma aproximada con la energía a la salida del generador FV, EA, y por tanto, el cociente Yf/YR será alto, ya que los coeficientes Yf e YR, serán similares. Como consecuencia, el PR en estos meses será cercano al 90% ó 0,9 en tanto por uno.
Sin embargo, en los meses de verano en los que la radiación es máxima y, normalmente el consumo mínimo, se dará la situación inversa, es decir, EPV es mínima y EA es máxima. En todo cociente, al aumentar el denominador y a su vez disminuir el numerador, la consecuencia matemática es una disminución en la cifra calculada, en relación a la previamente realizada.
En sistemas autónomos analizados esta cantidad (PR) puede ser del orden del 20% ó 0,2 en tanto por uno en términos mensuales, lo cual implica PR´s anuales de entre 0,35-0,45.
En estos casos, la observación simplemente del PR del sistema, NO es suficiente para analizar  el correcto funcionamiento de un sistema fotovoltaico aislado, ya que como hemos indicado, un buen dimensionado del sistema puede dar lugar a PR bajos y no por ello implica un mal funcionamiento del sistema, como ocurre si extrapolamos el concepto de PR de los sistemas conectados a la RED.
Para complementar un análisis más detallado de los sistemas aislados, se propuso en el anterior documento, la utilización de dos parámetros nuevos:

FACTOR DE PRODUCCIÓN.- Definido como el cociente entre la producción del generador fotovoltaico dividida entre la producción de referencia según las especificadas en los Standard Test Condition (STC ó Condiciones Estándar de Medida en sus siglas en Español) del fabricante. 

Como se puede ver en la anterior fórmula, ahora, el coeficiente utilizado es una función independiente del consumo que se haga de la energía fotovoltaica (EPV). Monitorizando el factor de producción podemos saber si existen fallos de captación, evidentemente, cuanto mayor sea este factor mejor utilizará el generador fotovoltaico la energía solar potencial disponible en el lugar de ubicación.
Como se comentó también en el pasado documento, existe una relación entre el PF y el PR, cuya ecuación es la siguiente:
Esta relación se denomina rendimiento del sistema y en los sistemas autónomos bien diseñados debe de estar en el rango del 75-90%.

ÍNDICE HISTÓRICO DE BATERÍA.- Definido como la relación mensual de los días en los que la batería está en plena carga.
Como sabemos, las baterías de los sistemas fotovoltaicos autónomos son las grandes desconocidas y olvidadas, cuando debería de ser todo lo contrario, ya que cumplen una función crucial de sistema de apoyo en los momentos en los que el recurso no va a ser suficiente y por lo tanto dicho aporte le corresponde cubrirlo a ellas.
Las baterías tienen  dos profundidades de descarga a lo largo de su funcionamiento. Uno diario y otro estacional. La profundidad de descarga diaria, por lo general, y cuando digo general es que no entro en particularidades de un sistema en concreto, no deben de descargarse por debajo de un 10-15%, con el objetivo de que la durabilidad sea máxima. La profundidad de descarga estacional, dependiendo de las baterías, no debe de superar el 70-80%.
Para tener una buena y larga vida de las baterías es conveniente, por tanto, que su gestión, teniendo en cuenta estos parámetros, sea la apropiada.
Un indicador de la correcta gestión de la batería, y por ende, un buen diseño del sistema es el índice histórico de batería (HBI en sus siglas en inglés), definido como:
HBI=dF/d
dF .- días a lo largo de un mes que la batería está totalmente cargada.
d .- días totales del mes.
En un ciclado diario ( 24 h ) la batería baja su profundidad de descarga, para posteriormente, a través del generador fotovoltaico, volver a estar totalmente cargada. Esto es la teoría y lo que sería conveniente que sucediese, pero como sabemos, esto no suele ocurrir así.
Si nosotros a lo largo de los meses monitorizamos el HBI y este índice está por encima del 80% significa que la mayoría de los días del mes, en su ciclo diario, la batería ha recuperado su estado de carga del 100% ó lo que es lo mismo, que durante 24 días a lo largo del mes ha iniciado su descarga totalmente cargada y que por tanto es probable que la relación generador fotovoltaico-almacenamiento, esté bien equilibrada, consiguiendo que el tratamiento que se le está dando a la batería sea correcto en términos de diseño para los que están fabricadas las baterías fotovoltaicas.

Ref.:
(1) Performance analysis of Stand Alone PV Systems from a rational use of energy point of view. Authors Didier Mayer, Michael Heidenreich
(2) Load data and user behavior in PV-Hybrid power plants for rural electrification. Author Xavier Vallve, TTA