Energy and cost optimization of photovoltaic plant in Bornholm

Abstract

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[ES] La energía fotovoltaica podría ser considerada como una de las tecnologías de energía renovable más prometedoras en la actualidad. El rendimiento de un sistema fotovoltaico puede ser predecible por el empleo de modelos de simulación de plantas fotovoltaicas, sin embargo, con el objetivo de optimizar la producción, el área ocupada y el factor económico asociado a la puesta a punto de la planta solar deben ser considerados. En el diseño de una instalación fotovoltaica se presentan algunos parámetros cruciales que influirán considerablemente en el rendimiento final de la planta. Estos parámetros se clasifican principalmente en características generales y elementos de un sistema fotovoltaico. Dentro de parámetros generales se encuentran el emplazamiento y la ubicación, orientación, inclinación, sombras, área total de ocupación y la tecnología empleada como por ejemplo el uso de rastreadores solares o los tradicionales sistemas de inclinación fija. Dentro de los elementos de un sistema, el módulo fotovoltaico, abarcando las distintas opciones disponibles en el mercado bien sea en módulos basados en silicio cristalino o en delgadas capas de silicio (thin film), y el inversor , que debe ser compatible con la con la salida eléctrica de la matriz de módulos, son los componentes más importantes. Además del modelo técnico, con el objetivo de incorporar el factor económico en la viabilidad de una instalación, los costos asociados en los sistemas fotovoltaicos son de suma importancia. La precisión en la estimación de dichos costes, teniendo en cuenta las posibles mejoras y por lo tanto la reducción de costes, determinará la fiabilidad resultado final. A partir de la ley de regulación danesa que restringe la potencia de salida de AC a 400 kW , lo que conlleva a una potencia máxima de pico de 500 kWp , se ha llevado a cabo una implementación conjunta del modelo técnico y económico para los siguientes modos de configuración que resultan más relevantes para los objetivos de EuropeanEnergy A/S: sistemas de inclinación fija y sistemas de seguimiento solar con un eje de inclinación fija, en concreto: eje horizontal con dirección Este-Oeste , eje vertical y eje inclinado con dirección Norte-Sur . Según el modelo técnico-económico, la configuración que presenta mayor producción de energía no coincide con la que minimiza los costes, especialmente limitada por el área total disponible para el sistema fotovoltaico. Basado en un criterio de ingresos/gastos, la configuración que muestra los mejores resultados de rendimiento es aquella que consta de sistema de seguimiento solar de eje inclinado con un ángulo de inclinación de 15°. Cabe destacar que dicha configuración no representa la mayor producción energética sino la combinación más beneficiosa. Esta configuración presenta un aumento de la producción de energía en un 30% con sólo un aumento del 17% de los costos totales en comparación con los sistemas de inclinación fija, incluyendo el coste del componente de seguimiento y el aumento de la superficie ocupada. Con el fin de optimizar la producción, la superficie y los costes, esta configuración debe estar orientada hacia el Sur, con una distancia de módulo a módulo de 1,62 m2. Otros indicadores económicos como el VAN, TIR y LCOE confirman esta configuración como la más viable ya que el sistema óptimo para el proyecto Bornholm presenta un valor actual neto superior a 135.000 ¿, con una tasa interna de retorno de casi un 14 % mientras que la tasa de descuento se calcula en 10 %, y con un coste normalizado de la energía de 5,8 c¿/kWh, lo que es claramente inferior en comparación con las proyecciones de EPIA, European Photovoltaic Industry Agency, para el año 2013. Finalmente, una comparativa entre sistemas policristalinos y la tecnología de película delgada para esta óptima configuración revela que la película delgada presenta menores prestaciones. La tecnología policristalina presenta una mayor eficiencia y una menor zona de ocupación, lo que conlleva una mayor producción de energía y la posibilidad de reducir los costes en cuanto a coste de la superficie terrestre a ocupar.