3.1 SOLUCIÓN 1: Sistema aislado de red con grupo electrógeno de apoyo

Transcripción

1 3.1 SOLUCIÓN 1: Sistema aislado de red con grupo electrógeno de apoyo Figura.-Sistema de la instalación DATOS DE PARTIDA En este caso se supone un sistema completamente aislado de la red debido a que se encuentra en una zona poco accesible, por lo que la instalación debe ser autosuficiente desde el punto de vista energético. Se considera una carga conforme a los siguientes gráficos, (a) (b) (c) (d)

2 Figura.-Cargas en función de las horas del día: (a)carga constante (día y noche), (b)carga adicional diurna, (c) picos de consumo diarios. Cargas en función de los meses del año: (d) picos de consumo anuales. El planteamiento es el siguiente, se quiere suministrar la energía base media por medio de las placas solares y las baterías, y emplear el generador para los sobre consumos y los picos de consumo. Para dimensionar las instalaciones necesitamos conocer los recursos solares medios, la siguiente gráfica representa el número de horas al año con determinada irradiancia, por lo que la irradiancia teórica media de la que disponemos las 8760 horas del año es de 215 W/m 2. El balance no es real, solo hay irradiancia durante las horas de luz, pero nuestro sistema paneles solares + baterías lo interpreta así, los paneles solares producen energía durante el día que entregan a la carga y con la que cargan las baterías, para que estas a la noche puedan satisfacer la demanda de energía. Figura.- número de horas al año con determinada irradiancia

3 DIMENSIONAMIENTO DE PLACAS A la hora de calcular el número de placas necesarias, se tiene en cuenta la carga base y las curvas características de los paneles solares elegidos a una irradiancia media de 215, con esta hipótesis necesitamos 20 placas según los siguientes cálculos. Figura.- Curva característica P-U para 215 W/m 2 A partir de la gráfica obtenemos una potencia de 19 W por placa durante las 24 horas del día, de tal manera que siendo la energía base diaria que se debe suministrar de 9 kwh, el número de placas necesario es de 20 (1,33% de sobredimensionamiento). El cálculo anterior es una aproximación que no es muy buena, dado que el comportamiento de la placa (curva característica V-I) cambia con la irradiancia recibida considerablemente. Así que al suponer una irradiancia media durante las 24 horas del día, estamos lejos de la realidad. En consecuencia, vamos a suponer una irradiancia media de 470 W/m 2 durante las 11 horas de luz de la península ibérica (215W/m 2 x 24h/11h).

4 Figura.- Curva característica P-U para 470 W/m 2 A partir de la gráfica obtenemos una potencia de 45 W por placa durante las 11 horas de luz, de tal manera que siendo la energía base diaria que se debe suministrar de 9 kwh, el número de placas necesario es de 19 (1,33% de sobredimensionamiento). Tomamos esta última estimación como correcta, pero para poder colocar los paneles en arrays se colocan dos arrays de 10 paneles cada uno, y posteriormente simulamos en el software para obtener los datos exactos. DIMENSIONAMIENTO DE BATERÍAS El criterio para dimensionar las baterías es que sean capaces de almacenar la energía suficiente durante el día para satisfacer la demanda de energía nocturna. Además, se aplicará un coeficiente de sobredimensionamiento para días con muy poca irradiancia, y para almacenar energía procedente del generador de apoyo. Suponiendo las horas nocturnas medias de 19:00 a 8:00, el consumo nocturno es de 3,8 kwh. Las baterías que se van a instalar trabajan a 12 V y tienen una capacidad de 65 Ah, por lo que el número de baterías necesario es 7. DIMENSIONAMIENTO DEL GENERADOR DE APOYO El grupo electrógeno + rectificador, se dimensiona para satisfacer los picos de consumo, en este caso sus características son de: Grupo electrógeno MOSA GE-2800 MBH Potencia nominal de salida: 2 kw Potencia mínima de salida: 1 kw Consumo de combustible: 0,35 kw Precio de combustible diesel: 1,25 /l Eficiencia de la rectificación: 90% Umbral de entrada: 30% Umbral de salida: 90% Precio de grupo electrógeno 505 RESULTADOS DE LA SIMULACIÓN Introducimos todos estos datos en el software PVSol y procedemos a su simulación, el informe completo que nos proporciona se incluye y se comenta a continuación. En primer lugar se incluye una visión general de la instalación, se debe resaltar que se consigue sin sobredimensionar la instalación (lo que hace que los costes sean menores, se comentará en el balance económico), una cobertura por parte de energía solar del 46,5% de la energía requerida por la carga.

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6 A continuación nos centramos en el concepto de cobertura energética por parte de las distintas fuentes de energía de la instalación, Se concluye que para no sobredimensionar la instalación fotovoltaica y no disparar su precio, necesitamos de un sistema de apoyo que nos proporciones estos sobreconsumos y picos de consumo.

7 El siguiente informe analiza uno por uno cada módulo de la instalación, con sus características generales.

8 Por último, incluimos el balance económico. La conclusión es clara, incluso en un sistema aislado nos resulta más rentable instalar un generador que cubra toda la demanda energética dado que el precio resultante es de 0,61 /kwh, mientras que con la instalación de los paneles solares es de 0,74 /kwh. Los aspectos positivos de contar con paneles solares son que ante una falta de suministro de combustible seguimos abasteciendo a la centralita, y que desde el punto de vista medioambiental es más limpio si no se tienen en cuenta los costes medioambientales de fabricación.