Análisis de viabilidad de una instalación fotovoltaica en la cubierta de un edificio en Valencia con dos opciones de diseño, de 7,2 kW y de 12,8 kW, considerando el RD 244/2019

Abstract

[ES] El objetivo de este Trabajo de Final de Grado (TFG) consiste en el estudio técnico y económico inicial de una instalación fotovoltaica para suministrar electricidad a una comunidad de vecinos de un edificio de viviendas de Valencia. Este inmueble tiene una doble facturación correspondiente al consumo realizado en el garaje y al consumo realizado en las zonas comunes del edificio. Sin embargo, se trata el consumo energético total como la suma de ambos. El edificio de viviendas cuenta con 17 plantas y un total de 79 viviendas independientes. El garaje, por su parte, está compuesto por 92 plazas de aparcamiento y 83 trasteros. Ambos están comunicados por dos ascensores.

Conforme a lo aprobado en el Real Decreto 244/2019 por el que se regulan las condiciones del autoconsumo de energía eléctrica, se determinan las características de producción energética de la instalación. Por una parte, debido a que la comunidad factura el consumo del garaje y del edificio de forma independiente, se considera que existe un autoconsumo colectivo. Por otra parte, tras estudiar las diferentes modalidades de autoconsumo, se decide desarrollar dos casos independientes en el que cada uno se acoge a una modalidad distinta.

La instalación fotovoltaica se ubica en la cubierta del edificio. Es necesario tener en cuenta la altura del edificio, los muros de cierre y la construcción o caseto que contiene la cubierta para calcular las sombras que se generan. A partir de las horas de luz diarias y un estudio de sombras, se calcula el área útil de la cubierta del edificio. Y mediante el área útil y el cálculo de la separación mínima entre placas, se obtiene el máximo número de placas que pueden colocarse en ambas superficies de cubierta y su distribución.

Por un lado, se realiza el estudio de una instalación fotovoltaica acogida al autoconsumo sin excedentes. Se determina el consumo energético que se produce únicamente durante las horas de sol y se calcula el número de placas necesario para cubrir la mayor cantidad de esta energía sin generar excedentes. Así, se consigue reducir el gasto eléctrico en aquellas horas en las que el precio de la electricidad es mayor. Se emplean 18 placas con una potencia instalada de 7,2 kW.

Por otro lado, se estudia el caso de acogerse a la modalidad de autoconsumo con excedentes y compensación. Para ello, se produce durante el día la mayor cantidad de energía posible, con el fin de poder compensar con el excedente generado el coste de la energía consumida de la red, y así reducir la factura. Se emplea el máximo número de placas que, a su vez, permita una instalación fotovoltaica lo más simétrica posible. Se instalan 32 placas con una potencia total de 12,8 kW.

Para ambas opciones se realiza el cálculo de la instalación eléctrica, tanto de la parte de continua como de alterna, desde el punto de producción de la energía eléctrica hasta el punto de conexión con el cuadro general.

Por último, se estudia la viabilidad económica de ambas configuraciones, tomando en consideración el mínimo periodo de retorno y el máximo beneficio económico.

[EN] The aim of this Degree Final Project is the technical and economic study of a photovoltaic installation to supply electricity to the residents community of a residential building in Valencia. This property has a double billing corresponding to the consumption made in the garage and the consumption made in the common areas of the building. However, total energy consumption is treated as the sum of both. The building has 17 floors and a total of 79 independent dwellings. The garage is formed by 92 parking spaces and 83 storage rooms. Both are connected by two elevators.

As approved in the Royal Decree 244/2019 that regulates the conditions of the self-consumption of electricity, the characteristics of energy production of the installation are determined. On the one hand, due to the fact that the community bills the consumption of the garage and the building independently, it is considered that there is established a ¿collective self-consumption¿. On the other hand, after studying the different modalities of self-consumption, it is decided to develop two separate cases in which each one is covered by a different modality.

The photovoltaic installation is located on the roof of the building. It is necessary to consider the height of the building, the closing walls and the construction containing the roof to calculate the shadows generated. From the data of the daily sun hours and a shadow study, the useful area of the roof of the building is calculated. And with this information and the calculation of the minimum separation distance between photovoltaic panels, the maximum number of panels that can be placed on both roof surfaces and their distribution is obtained.

On the one side, the study of a photovoltaic installation which will be used for self-consumption without using any energy surpluses is carried out. The energy consumption that is produced only during the sun hours is calculated and the number of the necessary panels to cover the maximum amount of this energy without generating surpluses is determined. Thus, it is possible to reduce electricity consumption at times when the price of electricity is higher. For this installation 18 panels are used with a total installed power of 7.2 kW.

On the other side, it is studied the possibility of developing a photovoltaic installation for self-consumption with an economic compensation of the surpluses. As much energy as possible is produced during the day, in order to be able to offset the cost of energy consumed from the grid with the surpluses generated, and reduce the amount of the bill. The maximum number of panels that, at the same time, allows the photovoltaic installation to be as symmetrically as possible is used. In this case, 32 panels with a total power of 12.8 kW are installed.

For both options, the calculation of the electrical installation is carried out, from the DC to the AC side. Taking into consideration the wiring that goes from the photovoltaic panels to the connection with the general electric panel of the property.

Finally, the economic viability of both configurations is studied, taking into account the minimum return period and the maximum economic benefit.

[CA] L'objectiu d'aquest Treball de Final de Grau (TFG) consisteix en l'estudi tècnic i econòmic inicial d'una instal·lació fotovoltaica per a subministrar electricitat a una comunitat de veïns d'un edifici d'habitatges de València. Aquest immoble té una doble facturació corresponent al consum realitzat en el garatge i al consum realitzat en les zones comunes de l'edifici. No obstant això, es tracta el consum energètic total com la suma de tots dos. L'edifici d'habitatges compta amb 17 plantes i un total de 79 habitatges independents. El garatge, per la seua part, està compost per 92 places d'aparcament i 83 trasters. Els dos estan comunicats per dos ascensors. Conforme a l'aprovat en el Reial Decret 244/2019 pel qual es regulen les condicions de l'autoconsum d'energia elèctrica, es determinen les característiques de producció energètica de la instal·lació. Per un costat, pel fet que la comunitat factura el consum del garatge i de l'edifici de manera independent, es considera que existeix un autoconsum col·lectiu. Per l'altre, després d'estudiar les diferents modalitats d'autoconsum, es decideix desenvolupar dos casos independents en el qual cadascun s'acull a una modalitat diferent. La instal·lació fotovoltaica se situa en la coberta de l'edifici. És necessari tindre en compte l'altura de l'edifici, els murs de tancament i la construcció que conté la coberta per a calcular les ombres que es generen. A partir de les hores de llum diàries i un estudi d'ombres, es calcula l'àrea útil de la coberta de l'edifici. I mitjançant l'àrea útil i el càlcul de la separació mínima entre plaques, s'obté el màxim nombre de plaques que poden col·locar-se en totes dues superfícies de coberta i la seua distribució. D'una banda, es realitza l'estudi d'una instal·lació fotovoltaica acollida a l'autoconsum sense excedents. Es determina el consum energètic que es produeix únicament durant les hores de sol i es calcula el nombre de plaques necessari per a cobrir la major quantitat d'aquesta energia sense generar excedents. Així, s'aconsegueix reduir la despesa elèctrica en aquelles hores en les quals el preu de l'electricitat és major. S'empren 18 plaques amb una potència instal·lada de 7,2 kW. D'altra banda, s'estudia el cas d'acollir-se a la modalitat d'autoconsum amb excedents i compensació. Per a això, es produeix durant el dia la major quantitat d'energia possible, amb la finalitat de poder compensar amb l'excedent generat el cost de l'energia consumida de la xarxa, i així reduir la factura. S'empra el màxim nombre de plaques que, al seu torn, permeta una instal·lació fotovoltaica el més simètrica possible. S'instal·len 32 plaques amb una potència total de 12,8 kW. Per a les dues opcions es realitza el càlcul de la instal·lació elèctrica, tant de la part de contínua com d'alterna, des del punt de producció de l'energia elèctrica fins al punt de connexió amb el quadre general. Finalment, s'estudia la viabilitat econòmica de totes dues configuracions, prenent en consideració el mínim període de retorn i el màxim benefici econòmic.