productividad y sombras en sistemas fotovoltaicos de conexión a red
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ÍNDICE
1 ENERGÍA PRODUCIDA POR UN SFCRProcedimiento de cálculoProductividad según tipologíasElección entre tipologías
2 SOMBRAS Y OCUPACIÓN DE TERRENOSombras LejanasSombras Cercanas: sistemas estáticosSombras Cercanas: sistemas de seguimientoSeguidores de eje horizontal NSElección de separaciones
ENERGÍA PRODUCIDA POR UN SFCRSOMBRAS Y OCUPACIÓN DE TERRENO
PROCEDIMIENTO DE CÁLCULOPRODUCTIVIDAD SEGÚN TIPOLOGÍASELECCIÓN ENTRE TIPOLOGÍAS
ENERGÍA PRODUCIDA
Eac = P∗g ·Gef
Gstc· PR · (1− FS)
Eac es la energía producida en un periodo (kWh)Gstc es la irradiancia en condiciones estándar de medida(STC, Gstc = 1 kW/m2, Tc = 25 ◦C)P∗g es la potencia nominal del generador FV (kWp) en STCGef es la irradiación efectiva incidente en el plano delgenerador (kWh/m2)PR es el rendimiento del sistema o performance ratioFS es el factor de sombras
OSCAR PERPIÑÁN LAMIGUEIRO SFCR: PRODUCTIVIDAD Y SOMBRAS
ENERGÍA PRODUCIDA POR UN SFCRSOMBRAS Y OCUPACIÓN DE TERRENO
PROCEDIMIENTO DE CÁLCULOPRODUCTIVIDAD SEGÚN TIPOLOGÍASELECCIÓN ENTRE TIPOLOGÍAS
PRODUCTIVIDAD
En algunas ocasiones se habla de productividad del sistema,Yf , que es el cociente entre energía producida y potencianominal del sistema:
Yf =Eac
P∗gkWh/kWp
OSCAR PERPIÑÁN LAMIGUEIRO SFCR: PRODUCTIVIDAD Y SOMBRAS
ENERGÍA PRODUCIDA POR UN SFCRSOMBRAS Y OCUPACIÓN DE TERRENO
PROCEDIMIENTO DE CÁLCULOPRODUCTIVIDAD SEGÚN TIPOLOGÍASELECCIÓN ENTRE TIPOLOGÍAS
PERFORMANCE RATIO
Está concebido para incluir todas las pérdidas que notienen dependencia con las condiciones meteorológicas.Este factor “puede” caracterizar el funcionamiento de unsistema independientemente de la localidad.En sentido estricto no es cierto porque sí hay relación conla meteorología del lugar.Sin embargo, dado que estos factores son de segundoorden comparados con la relación entre potencia eirradiancia, suele aceptarse que el PR sirve paracaracterizar la calidad de un sistema fotovoltaico.
OSCAR PERPIÑÁN LAMIGUEIRO SFCR: PRODUCTIVIDAD Y SOMBRAS
ENERGÍA PRODUCIDA POR UN SFCRSOMBRAS Y OCUPACIÓN DE TERRENO
PROCEDIMIENTO DE CÁLCULOPRODUCTIVIDAD SEGÚN TIPOLOGÍASELECCIÓN ENTRE TIPOLOGÍAS
PERFORMANCE RATIO
DESGLOSE DE PÉRDIDAS
Dispersión de parámetros entre los módulos quecomponen el generador (2-4 %)Tolerancia de potencia de los módulos respecto a suscaracterísticas nominales (3 %)Temperatura de funcionamiento de los módulos (5-8 %)Conversión DC/AC realizada por el inversor (8-12 %)Efecto Joule en los cables (2-3 %)Conversión BT/MT realizada por el transformador (2-3 %)Disponibilidad del sistema (0,5-1 %)
OSCAR PERPIÑÁN LAMIGUEIRO SFCR: PRODUCTIVIDAD Y SOMBRAS
ENERGÍA PRODUCIDA POR UN SFCRSOMBRAS Y OCUPACIÓN DE TERRENO
PROCEDIMIENTO DE CÁLCULOPRODUCTIVIDAD SEGÚN TIPOLOGÍASELECCIÓN ENTRE TIPOLOGÍAS
PERFORMANCE RATIO
VALORES REALES
El análisis de funcionamiento de diversos sistemas FVeuropeos ha mostrado que el rango de valores que toma elperformance ratio es bastante amplio, con mínimos de 0,4 ymáximos de 0,85.Para sistemas instalados desde 1996, el valor promedio hasido de 0,74.
OSCAR PERPIÑÁN LAMIGUEIRO SFCR: PRODUCTIVIDAD Y SOMBRAS
ENERGÍA PRODUCIDA POR UN SFCRSOMBRAS Y OCUPACIÓN DE TERRENO
PROCEDIMIENTO DE CÁLCULOPRODUCTIVIDAD SEGÚN TIPOLOGÍASELECCIÓN ENTRE TIPOLOGÍAS
FACTOR DE SOMBRAS
El factor de sombras suele tomar valores alrededor del 2al 4 %, tanto en instalaciones estáticas como deseguimiento.En casos específicos este factor puede ser más alto (porejemplo, debido a la existencia de edificios cercanos, o enaquellas plantas con un nivel de ocupación de terrenosuperior al óptimo).
OSCAR PERPIÑÁN LAMIGUEIRO SFCR: PRODUCTIVIDAD Y SOMBRAS
PRODUCTIVIDAD DE SISTEMA ESTÁTICO
Lon
Lat
35
40
−5 0 5
9501000
1000
10501050
1050
1050
11001100
1100
1100
11001100
1100
1100
1150
1150
1150
1200
1200
1250
1250
1250
1250
1250
1300
1300
1300
1300
1300
1300
1300
1350
1350
1350
1350
1350
1350
1350
1350
1350
1350
1400
1400
1400
1400
1450
1450
1450
1450
1450
1450
1450
1450
1450
1500
15001500
1500
1500
1550
1550
1550
1550
1550
1600
1600
1600
1600
1600
1600
1650
1650
1650
1700
900
1000
1100
1200
1300
1400
1500
1600
1700
1800
PRODUCTIVIDAD EJE HORIZONTAL
Lon
Lat
35
40
−5 0 5
10001100
1100
1100
1100
1100
12001200
1200
1200
12001200
1200
1300
1300
1300
1400
1400
1400
1400
1400
1500
1500
1500 1500
1500
1500
1500
1500
1600
1600
1600
1600
1600
1600
1600
1600
1600
1700
1700
1700
1700
1700
1700
1700
1700
1800
1800
1800
1800
1800
1800
1800
1800
1900
1900
1900
1900
1900
1900
1900
1900
1900
1900
1900
1900
1900
2000
2000
2000
2000
2100
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
2200
PRODUCTIVIDAD DOBLE EJE
Lon
Lat
35
40
−5 0 5
1300
1400
1400
1400
1400
1400
1500 1500 1500
1500
15001500
1500
1600
1600
1600
1700
1700
1700
1700
1800
1800
1800
1800
1900
1900
1900
1900
1900
1900
1900 1
900
1900
1900
2000
2000
2000
2000
2000
2000
2000
2000
2100
2100
2100
2100
2100
2100
2100
2100
2100
2100
2100
2200
2200
2200
2200
2200
2200
2200
2200
2300
2300
2300
2300
2300
2300
2300
2300
2300
2400
2400
2400
2400
2400
2400
2400
2400
2500
2500
1000
1200
1400
1600
1800
2000
2200
2400
2600
ENERGÍA PRODUCIDA POR UN SFCRSOMBRAS Y OCUPACIÓN DE TERRENO
PROCEDIMIENTO DE CÁLCULOPRODUCTIVIDAD SEGÚN TIPOLOGÍASELECCIÓN ENTRE TIPOLOGÍAS
COMPARATIVA DOBLE EJE-ESTÁTICA
30 al 50 %Mejor para bajaslatitudes y altaradiación
Lon
Lat
35
40
−5 0 5
1.321.341.36
1.36
1.36
1.3
8
1.38 1.38
1.38
1.38
1.40
1.40
1.401.40
1.4
0
1.42
1.42
1.42
1.421.42
1.42
1.42
1.42
1.42
1.44
1.44
1.4
4
1.44
1.44
1.44
1.44
1.4
4
1.4
4
1.44
1.44
1.44
1.4
6
1.4
6
1.4
6
1.4
6
1.4
6 1.46
1.4
6
1.46
1.46
1.4
6
1.4
6
1.46
1.46
1.4
6
1.4
6
1.46
1.46
1.4
81.48
1.4
8
1.4
8
1.4
8 1.48
1.48
1.4
81.48
1.4
81.4
8
1.48
1.48
1.48 1.48
1.48
1.4
8
1.5
0
1.50
1.5
0
1.50
1.5
0
1.50
1.5
0
1.30
1.35
1.40
1.45
1.50
OSCAR PERPIÑÁN LAMIGUEIRO SFCR: PRODUCTIVIDAD Y SOMBRAS
ENERGÍA PRODUCIDA POR UN SFCRSOMBRAS Y OCUPACIÓN DE TERRENO
PROCEDIMIENTO DE CÁLCULOPRODUCTIVIDAD SEGÚN TIPOLOGÍASELECCIÓN ENTRE TIPOLOGÍAS
COMPARATIVA DOBLE EJE - HORIZONTAL
25 al 30 %Mejor para altaslatitudes y bajaradiación.
Lon
Lat
35
40
−5 0 5
1.22
1.23
1.2
4
1.2
4
1.2
4
1.24
1.25
1.2
5
1.25
1.2
5
1.26 1.26
1.2
6
1.26
1.261.26
1.26
1.2
7
1.2
7
1.27
1.27
1.28
1.2
8
1.28
1.28
1.28
1.29
1.2
9 1.29
1.29
1.29
1.3
0
1.20
1.22
1.24
1.26
1.28
1.30
1.32
OSCAR PERPIÑÁN LAMIGUEIRO SFCR: PRODUCTIVIDAD Y SOMBRAS
ENERGÍA PRODUCIDA POR UN SFCRSOMBRAS Y OCUPACIÓN DE TERRENO
PROCEDIMIENTO DE CÁLCULOPRODUCTIVIDAD SEGÚN TIPOLOGÍASELECCIÓN ENTRE TIPOLOGÍAS
COMPARATIVA EJE HORIZONTAL - ESTÁTICA
5 al 20 %Mejor para bajaslatitudes y altaradiación.
Lon
Lat
35
40
−5 0 5
1.041.06
1.0
6
1.0
6
1.0
8
1.081.08
1.0
8
1.08
1.08
1.081.08
1.08
1.10
1.10
1.10
1.10
1.1
0
1.12
1.12
1.12
1.1
2
1.12
1.12
1.14
1.14
1.14
1.14
1.14
1.14
1.1
6
1.16
1.1
6
1.16
1.1
61.1
6
1.18
1.1
8
1.18
1.1
8
1.1
8
1.1
8
1.18
1.1
8
1.18
1.18
1.18
1.18
1.18
1.1
8
1.18
1.1
81.1
8
1.2
0
1.20
1.2
0
1.20
1.2
0
1.2
0
1.20
1.20
1.20 1.20
1.20
1.2
0
1.20
1.22
1.00
1.05
1.10
1.15
1.20
OSCAR PERPIÑÁN LAMIGUEIRO SFCR: PRODUCTIVIDAD Y SOMBRAS
ÍNDICE
1 ENERGÍA PRODUCIDA POR UN SFCRProcedimiento de cálculoProductividad según tipologíasElección entre tipologías
2 SOMBRAS Y OCUPACIÓN DE TERRENOSombras LejanasSombras Cercanas: sistemas estáticosSombras Cercanas: sistemas de seguimientoSeguidores de eje horizontal NSElección de separaciones
ENERGÍA PRODUCIDA POR UN SFCRSOMBRAS Y OCUPACIÓN DE TERRENO
SOMBRAS LEJANASSOMBRAS CERCANAS: SISTEMAS ESTÁTICOSSOMBRAS CERCANAS: SISTEMAS DE SEGUIMIENTOSEGUIDORES DE EJE HORIZONTAL NSELECCIÓN DE SEPARACIONES
SOMBRAS ENTRE FILAS
OSCAR PERPIÑÁN LAMIGUEIRO SFCR: PRODUCTIVIDAD Y SOMBRAS
ENERGÍA PRODUCIDA POR UN SFCRSOMBRAS Y OCUPACIÓN DE TERRENO
SOMBRAS LEJANASSOMBRAS CERCANAS: SISTEMAS ESTÁTICOSSOMBRAS CERCANAS: SISTEMAS DE SEGUIMIENTOSEGUIDORES DE EJE HORIZONTAL NSELECCIÓN DE SEPARACIONES
SOMBRAS ENTRE FILAS
Suele establecerse un objetivo de 4 horas de sol en torno almediodía del solsticio de invierno libres de sombra.La longitud de la sombra de un obstáculo se mide con:
d =h
tan γs
En el mediodía del solsticio de invierno
γs = 90− 23,45− φ ' 67− φ
Para 2 horas antes y después:
dmin =h
tan(61◦ − φ)
OSCAR PERPIÑÁN LAMIGUEIRO SFCR: PRODUCTIVIDAD Y SOMBRAS
ENERGÍA PRODUCIDA POR UN SFCRSOMBRAS Y OCUPACIÓN DE TERRENO
SOMBRAS LEJANASSOMBRAS CERCANAS: SISTEMAS ESTÁTICOSSOMBRAS CERCANAS: SISTEMAS DE SEGUIMIENTOSEGUIDORES DE EJE HORIZONTAL NSELECCIÓN DE SEPARACIONES
SEPARACIÓN DE SEGUIDORES DOBLE EJE
~µc
~µh
~µ⊥
β
α
Leo
Lns
~µ2x
b
bb
bβ
s1 = b · cos(β)s2 =b·sin(β)tan(γs)
L
W
b =LW
ROT =Lns · Leo
b
Eac = f (ROT)??OSCAR PERPIÑÁN LAMIGUEIRO SFCR: PRODUCTIVIDAD Y SOMBRAS
SEPARACIÓN DE SEGUIDORES DOBLE EJE
b =LW
= 0,475 ROT =Lns · Leo
b
0.92
0.93
0.94
0.95
0.96
0.97
0.98
1−FS
30 35 40 45 50
20
25
30
35
40
45
50
0.921 0.928 0.932 0.936 0.939 0.943 0.947 0.95
0.954 0.958 0.961
0.965 0.969
0.973 0.976
0.98
0.984
0.987
3 4
5
6
7
8
9
10
Leo
Lns
OCUPACIÓN DE TERRENOROT PARA DIFERENTES VALORES DE LEO
b =LW
= 0,475 ROT =Lns · Leo
b
ROT
Yf
1800
1850
1900
4 6 8 10
30
35
4045
50
OCUPACIÓN DE TERRENOROT PARA DIFERENTES VALORES DE LNS
b =LW
= 0,475 ROT =Lns · Leo
b
ROT
Yf
1800
1850
1900
4 6 8 10
20
2530 35 40 45 50
ENERGÍA PRODUCIDA POR UN SFCRSOMBRAS Y OCUPACIÓN DE TERRENO
SOMBRAS LEJANASSOMBRAS CERCANAS: SISTEMAS ESTÁTICOSSOMBRAS CERCANAS: SISTEMAS DE SEGUIMIENTOSEGUIDORES DE EJE HORIZONTAL NSELECCIÓN DE SEPARACIONES
SEPARACIÓN DE SEGUIDORES EJE HORIZONTAL
~µc
~µh
~µ⊥
Leo
L
W
W = ∞
ROT = Leo/L
OSCAR PERPIÑÁN LAMIGUEIRO SFCR: PRODUCTIVIDAD Y SOMBRAS
ENERGÍA PRODUCIDA POR UN SFCRSOMBRAS Y OCUPACIÓN DE TERRENO
SOMBRAS LEJANASSOMBRAS CERCANAS: SISTEMAS ESTÁTICOSSOMBRAS CERCANAS: SISTEMAS DE SEGUIMIENTOSEGUIDORES DE EJE HORIZONTAL NSELECCIÓN DE SEPARACIONES
SEPARACIÓN DE SEGUIDORES HORIZONTAL N-SSOMBRA
2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0
0.88
0.90
0.92
0.94
0.96
ROT
1 −
FS
OSCAR PERPIÑÁN LAMIGUEIRO SFCR: PRODUCTIVIDAD Y SOMBRAS
ENERGÍA PRODUCIDA POR UN SFCRSOMBRAS Y OCUPACIÓN DE TERRENO
SOMBRAS LEJANASSOMBRAS CERCANAS: SISTEMAS ESTÁTICOSSOMBRAS CERCANAS: SISTEMAS DE SEGUIMIENTOSEGUIDORES DE EJE HORIZONTAL NSELECCIÓN DE SEPARACIONES
BACKTRACKING
El sombreado en un generador puede producir problemaspor el efecto de punto caliente.En seguidores de eje horizontal se puede evitar laincidencia de sombras en cualquier instante mediante el“backtracking”:
Al amanecer el seguidor está en posición horizontal.Según avanza el día el seguidor gira en sentido contrario almovimiento solar para evitar las sombras.En un determinado momento se cruza con el sol y puedecontinuar el movimiento “convencional”.En un instante de la tarde debe volver a cambiar el sentidohasta la horizontal en la noche.
OSCAR PERPIÑÁN LAMIGUEIRO SFCR: PRODUCTIVIDAD Y SOMBRAS
ENERGÍA PRODUCIDA POR UN SFCRSOMBRAS Y OCUPACIÓN DE TERRENO
SOMBRAS LEJANASSOMBRAS CERCANAS: SISTEMAS ESTÁTICOSSOMBRAS CERCANAS: SISTEMAS DE SEGUIMIENTOSEGUIDORES DE EJE HORIZONTAL NSELECCIÓN DE SEPARACIONES
BACKTRACKING
ω(h)
β(°)
0
10
20
30
40
50
60
−15 −10 −5 0 5 10 15
OSCAR PERPIÑÁN LAMIGUEIRO SFCR: PRODUCTIVIDAD Y SOMBRAS
ENERGÍA PRODUCIDA POR UN SFCRSOMBRAS Y OCUPACIÓN DE TERRENO
SOMBRAS LEJANASSOMBRAS CERCANAS: SISTEMAS ESTÁTICOSSOMBRAS CERCANAS: SISTEMAS DE SEGUIMIENTOSEGUIDORES DE EJE HORIZONTAL NSELECCIÓN DE SEPARACIONES
SEPARACIÓN DE SEGUIDORES HORIZONTAL N-SBACKTRACKING
2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0
0.86
0.88
0.90
0.92
0.94
0.96
ROT
1 −
FS
OSCAR PERPIÑÁN LAMIGUEIRO SFCR: PRODUCTIVIDAD Y SOMBRAS
ENERGÍA PRODUCIDA POR UN SFCRSOMBRAS Y OCUPACIÓN DE TERRENO
SOMBRAS LEJANASSOMBRAS CERCANAS: SISTEMAS ESTÁTICOSSOMBRAS CERCANAS: SISTEMAS DE SEGUIMIENTOSEGUIDORES DE EJE HORIZONTAL NSELECCIÓN DE SEPARACIONES
ELECCIÓN DE SEPARACIONES
ELECCIÓN DE SEPARACIONES
La separación óptima entre elementos (seguidores oestructuras estáticas) es aquella que conduce al mínimo valordel coste de la energía producida por el sistema:
Con mayor separación disminuyen las pérdidas porsombreado mutuo, aumenta la productividad del sistema.Con mayor separación aumentan los costes relacionadoscon el area ocupada por unidad de potencia.Con mayor separación aumentan los costes relacionadoscon los elementos de unión entre estructuras (cableado,canalizaciones, zanjas).
OSCAR PERPIÑÁN LAMIGUEIRO SFCR: PRODUCTIVIDAD Y SOMBRAS
ENERGÍA PRODUCIDA POR UN SFCRSOMBRAS Y OCUPACIÓN DE TERRENO
SOMBRAS LEJANASSOMBRAS CERCANAS: SISTEMAS ESTÁTICOSSOMBRAS CERCANAS: SISTEMAS DE SEGUIMIENTOSEGUIDORES DE EJE HORIZONTAL NSELECCIÓN DE SEPARACIONES
ELECCIÓN DE SEPARACIONES
Esta separación óptima depende de las estructuraselegidas y de las condiciones económicas de loselementos.La separación finalmente elegida debe tomar enconsideración las condiciones del terreno (fronteras,irregularidades, vaguadas, etc.)
OSCAR PERPIÑÁN LAMIGUEIRO SFCR: PRODUCTIVIDAD Y SOMBRAS
ENERGÍA PRODUCIDA POR UN SFCRSOMBRAS Y OCUPACIÓN DE TERRENO
SOMBRAS LEJANASSOMBRAS CERCANAS: SISTEMAS ESTÁTICOSSOMBRAS CERCANAS: SISTEMAS DE SEGUIMIENTOSEGUIDORES DE EJE HORIZONTAL NSELECCIÓN DE SEPARACIONES
OCUPACIÓN DE TERRENO Y PRODUCTIVIDAD
SFCR ROT Productividad
Estático 2 1
Eje Horizontal NS 4 1,05-1,2
Doble Eje 6 1,3-1,5
OSCAR PERPIÑÁN LAMIGUEIRO SFCR: PRODUCTIVIDAD Y SOMBRAS
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