Temario. Introducción Recurso solar Paneles FV Modelo eléctrico Central FV Seguimiento Visita a planta FV

Transcripción

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2 Temario Introducción Recurso solar Paneles FV Modelo eléctrico Central FV Seguimiento Visita a planta FV

3 Introducción

4 Generación eléctrica global Otras renovables: GWh TOTAL: GWh Fuente: REN

5 Evolución de la fotovoltaica fuente: REN fuente: The Economist - Science and Technology - Sunny Uplands

6 Fotovoltaica en Uruguay? Recurso autóctono Diversificación matriz energética Se complementa con eólico Decreto 133/013: Establece condiciones de compra-venta de energía fotovoltaica 229 MW Más del 10 % del total de generación (500 hectáreas) fuente: Análisis de la incorporación de generación fotovoltaica en gran escala en Uruguay. Ing. Diego Oroño

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8 Macrogeneración: Son grandes plantas fotovoltaicas, se realizan para abastecer la energía demandada en el Sistema Interconectado Nacional, y en Uruguay este tipo de instalaciones son realizadas bajo licitaciones públicas.

9 Parques con contrato principal de construcción TECNOGROUP Número Parque FV Potencia Nominal (MW) Estado 1Raditon 8 Terminado 2Casalko 1,75 En construcción 3Natelu 9,5 A comenzar 4Yarnel 9,5 A comenzar 5Tesfery 1 A comenzar 6ACConstructora 1 A comenzar 7Dicano 11,25 En construcción 8Fenima 9,5 En construcción 9Petilcoran 9,5 En construcción 10Vingano 1 A comenzar 11Arapey Solar 10 A comenzar 12Menafra Solar 20 A comenzar TOTAL Tecnogroup 92 Otros Parques FV Número Parque FV Potencia Nominal (MW) Estado 13Asahi 0,5 Terminado 14La Jacinta 50 Terminado 15Alto Cielo 20 A comenzar 16Del Litiral 16 A comenzar 17El Naranjal 50 A comenzar 18Miem 0,48 Total otros Parques 136,98 TOTAL PARQUES FV 229

10 Microgeneración: Son aquellas instalaciones de generación fotovoltaica cuya potencia nominal alcanza hasta los 150 kw. Estas instalaciones se conectan a la red de UTE, con lo cual el cliente puede consumir la energía generada o venderla a UTE. Para este tipo de instalaciones se realiza un contrato con UTE de 10 años, siendo el precio de la energía el mismo para vender o comprar a UTE y depende del tipo de tarifa aplicada. Este tipo de instalaciones están amparadas por el decreto 173/010 y además pueden aplicar la Ley de Promoción de Inversiones N , decreto 002/012, con la cual logran exonerar aproximadamente el 40 % de la inversión en tributación de impuestos.

11 A diciembre 2015, habían 4.5 MW instalados y 1 MW a instalarse. Respecto al número de instalaciones, a Diciembre 2015 habían unas 145 instaladas y unas 30 más en proceso de instalación.

12 Recurso Solar

13 Recurso Solar Conceptos básicos: Irradiancia (G): Es la potencia instantánea por unidad de área que incide sobre determinada superficie. Se mide en (W/m 2 ). Irradiación (I): Es la energía por unidad de área que incide sobre determinada superficie. Se mide en (J/m 2 o Wh/m 2 ).

14 Irradiancia directa, difusa y reflejada Directa: Colineal a la línea Tierra-Sol Difusa: Todas las direcciones Isotrópico Circunsolar Brillo del horizonte Reflejada: Reflejada por superficies Global: Suma de las anteriores fuente:

15 Cómo se mide la irradiancia? Piranómetro: Dispositivo capaz de medir en forma precisa la irradiancia global Incidente en un plano. Pueden ser usados para medir difusa, bloqueando la fuente irradiante en forma puntual con una pantalla.

16 Curva típica de irradiancia

17 Paneles fotovoltaicos

18 Paneles Fotovoltaicos Son dispositivos capaces de transformar energía radiante directamente en eléctrica, por medio del efecto fotoeléctrico. Son modulares: constituidos por varios elementos básicos denominados celdas, las cuales se pueden interconectar en serie o en paralelo. Celda Módulo o panel Idealmente, Qué sucede si conecto las celdas en serie o en paralelo? Serie: se suman los voltajes de cada celda y se mantiene la corriente Paralelo: se suman las corrientes de cada celda y se mantiene el voltaje

19 Cómo funcionan? Efecto fotoeléctrico: Los fotones que componen la luz solar inciden sobre una celda fotovoltaica constituida por un material semiconductor especialmente tratado para formar una juntura p-n. Algunos de los fotones son reflejados y otros absorbidos. Cuando un fotón penetra en la celda, éste le transfiere su energía a un electrón de algún átomo de la celda. Si el nivel de energía es suficiente, el electrón se desprende, generando una diferencia de potencial, y por ende una corriente cuando exista un camino para su circulación.

20 Parámetros básicos de un panel PV N cs : Número de celdas en serie I mpp : Corriente de máxima potencia V mpp : Tensión de máxima potencia I sc : Corriente de cortocircuito V oc : Tensión de circuito abierto Potencia nominal: Potencia que el panel es capaz de entregar en condiciones nominales de operación. Se mide en Wp (Watt pico). Esta potencia no es la máxima que puede entregar el panel. Las condiciones nominales de operación son definidas por norma. Las mismas incluyen una temperatura nominal de celda, denominada (NOCT)

21 Modelo eléctrico

22 Modelo de Panel Fotovoltaico Modelo de diodo simple Ecuación característica Parámetros fundamentales: I ph : corriente fotogenerada (dependiente de la irradiación) I o : corriente de saturación inversa del panel R s : resistencia serie del panel R sh : resistencia shunt del panel A: factor de idealidad del diodo del modelo Estos parámetros no se encuentran en las hojas de datos, pero pueden ser estimados en base a los que sí son proporcionados por los fabricantes.

23 Curva característica de un panel FV I sc I mpp Curva característica Corriente vs Tensión V mpp V oc P mpp Curva de Potencia vs Tensión V mpp V oc

24 Curva característica de un panel FV Puntos relevantes: 1) Cortocircuito (SC): V = 0 I = I sc I sc corriente de cortocircuito I sc 1 I mpp V mpp V oc P mpp V mpp V oc

25 Curva característica de un panel FV Puntos relevantes: 1) Cortocircuito (SC): V = 0 I = I sc I sc corriente de cortocircuito I sc 1 I mpp 2) Circuito abierto (OC): V = V oc I = 0 V oc tensión de circuito abierto P mpp V mpp 2 V oc V mpp V oc

26 Curva característica de un panel FV Puntos relevantes: 1) Cortocircuito (SC): V = 0 I = I sc I sc corriente de cortocircuito I sc 1 I mpp 3 2) Circuito abierto (OC): V = V oc I = 0 V oc tensión de circuito abierto 3) Punto de máxima potencia (MPP): V = V mpp I = I mpp I mpp corriente de máxima potencia V mpp tensión de máxima potencia P mpp V mpp V mpp 2 V oc V oc

27 En qué condiciones se puede trazar la curva característica? Condiciones estándar de prueba (STC): Los datos proporcionados por los fabricantes son ensayados en condiciones de irradiancia y temperatura de celda normalizada: G = 1000 W/m 2 T C = 25 ºC Por qué? Misma irradiancia Misma temperatura de celda Porque ambos factores afectan directamente la performance del panel aunque el voltaje o la corriente se mantengan constantes. Cómo la afectan?

28 Variación de la curva característica con la irradiación y la temperatura G afecta fundamentalmente a I SC T C afecta fundamentalmente a V OC

29 Para qué sirve conocer la curva característica de un panel? Cuando se conecta un panel PV a una carga (resistencia, batería, etc.) cualquiera, la misma puede imponer un voltaje, una corriente o ambas. A partir de la corriente de trabajo, se puede obtener el voltaje conociendo la curva i(v), y por lo tanto la potencia. Lo mismo sucede si conozco el voltaje y quiero calcular la corriente. Ejercicio: a) A partir de los datos del reverso del panel, bosquejar la curva característica del panel PV b) Determinar gráficamente el punto de funcionamiento del panel si se le conecta una resistencia de valor 30 Ω

30 Central Fotovoltaica Paneles Inversores

31 Inversores Funciones principales: Conversión de la energía continua (DC o CC) que generan los paneles fotovoltaicos a corriente alterna (AC o CA), de manera que la energía pueda ser inyectada a la red. Establecer en forma continua el punto de funcionamiento de los paneles fotovoltaicos, imponiendo el voltaje necesario que maximice la potencia en todo instante de tiempo (MPPT). Parámetros de mayor interés: Potencia nominal Voltaje de salida Corriente máxima de salida Rango admisible de voltaje a la entrada para búsqueda M

32 MPPT Maximum Power Point Tracking Objetivo: maximizar en todo momento la potencia entregada por el panel. Existen diversas estrategias para lograr este objetivo. La más común es el algoritmo de perturbar y observar (P&O). P mpp Se aprovecha la forma particular de la curva P(V) del panel. V mpp V oc Curva característica potencia-tensión

33 Seguimiento

34 Introducción Seguidores Solares: Dispositivos mecánicos capaces de orientar a los paneles fotovoltaicos de forma de minimizar el ángulo de incidencia y así maximizar la energía generada. Pueden ser programados en base a ecuaciones astronómicas, o pueden tener sensores de luminosidad. Existen distintas configuraciones según el eje de rotación.

35 Paneles fijos (sin seguimiento) Orientación al Norte Inclinación fija igual a la latitud La inclinación puede ser rígida o ajustable según la estación Es la opción más económica

36 Seguidores Un eje ACIMUTAL HORIZONTAL POLAR Eje vertical y su superficie está inclinada un ángulo igual a la latitud. Eje orientado N-S y paralelo a la superficie del suelo. Eje orientado N-S y su superficie está inclinada un ángulo igual a la latitud.

37 Seguidores Dos ejes Al tener 2 ejes es capaz de seguir totalmente al sol, recibiendo la irradiación siempre en forma perpendicular. Es el más eficiente de los seguidores, pero también es más caro.

38 Irradiación según tipo de seguimiento

39 Visita a instalación FV de 150 kw

40 MICROGENERACIÓN de 150 kw Componentes: 2 inversores de 75 kw 672 paneles FV de 230 Wp 32 paralelos de 21 paneles en serie 42 mesas de 16 paneles

41 MICROGENERACIÓN de 150 kw Mes de DICIEMBRE 2015: Generación en el Mes: kwh Precio UTE 2015: 3,169 $/kwh Ganancia: $/mes

42 Ubicación Ruta 101 km Barros Blancos, Canelones - Uruguay

43 Consideraciones para la visita Llevar vestimenta y calzado adecuado Coordinar con compañeros para llegar hasta ahí La visita no dura mucho más que una hora Ser puntual Es recomendable haber encarado los obligatorios para sacarle mayor provecho a la visita