Estudio de Viabilidad de placas fotovoltaicas en instalaciones y/o edificios de alto consumo de energía

Abstract

[EN] The project mainly consists on answering with technical bases the next two questions:

Does the energy it consumes an industrial building can cover the production of a photovoltaic installation on its roof? It is an economically viable photovoltaic installation on the roof of an industrial building?

The project has a clear objective which is to promote the use of photovoltaic technology in the industry for reducing energy dependence, environmental care and to seek sustainability in energy supply .

So we studied the profitability of a photovoltaic system on the roof of an industrial building, with frequent dimensions, supposedly located in Valencia.

The methodology followed was to establish 10 different installation alternatives for the study. These 10 alternatives differed in that 5 of them had horizontal solar modules and the other 5 with sloping modules. Furthermore, each of the 10 occupied an area of different cover. The alternatives cover a wide spectrum of surface from 100 to 40 % occupancy of the deck of the building.

Before making the economical analysis it has designed and calculated the installation of each of the 10 alternatives. To do this, we have studied the solar radiation in the city of Valencia. Exactly , to calculate the curves of electricity production by hours was necessary to know the daily evolution of the irradiance ( W / m2) and , for the calculation of annual production data to meet the overall average annual irradiation ( kWh / m2 / year).

The design of the facility has included the choice of the models of solar modules and inverter.Finally , global system data are as follows . An annual electricity production of up to 760 MWh / year, covering up to 75 % of annual demand ; an installed capacity of up to 630 kW and maximum surface generator is 3500-4000 square meters, depending on the model . Note that the hourly production does not exceed the demand ( 240 Kw ) and that means that no part of the production waste.

Regarding to the economic analysis , it should be noted that all alternatives are profitable despite the disparity of scenarios that each provides . It demonstrated and the NPV remains positive and away from 0 at 10 and 20 years from the start . The pay back is 7-8 years and the IRR moves from 10 % at 10 years and 16 % at 20 years.

The conclusions obtained is that the inclined modules obtains more benefits from the initial investment regarding horizontal modules. So, it is recommended to choice them. And , moreover , a photovoltaic system on the roof of an industrial building can only cover up to 75 % of annual demand that continues to be a high value.

[CA] L'objecte del projecte resideix a respondre amb fonaments tècnics les següents dues preguntes:

¿L'energia que consumeix una nau industrial pot cobrir-se amb la producció d'una instal·lació fotovoltaica sobre la seua coberta? És viable econòmicament una instal·lació fotovoltaica sobre la coberta d'una nau industrial? El projecte té la intenció de fomentar l¿ús de la tecnologia fotovoltaica a la industria per a la reducció de la dependència energètica, l¿estima del medi ambient i buscar la sostenibilitat al suministre d¿energia. Així s¿ha estudiat la rentabilitat econòmica d¿una instal·lació fotovoltaica en la coberta d¿una nau industrial, de freqüents dimensions, suposadament localitzada a Valènca. L metodologia ha sigut establir 10 alternatives diferents d¿ instal·lació per a l¿estudi. Aquestes 10 alternatives, es diferenciaven en que 5 d¿elles tenia els mòduls horitzontals i, les altres 5, inclinats. A mès, cadascuna de les 10 ocupava una superfície de coberta diferent. Les alternatives cobreixen un espectre ampli de superfície des d¿un 100 fins a un 40 % d¿ocupació de la coberta de la nau.

Abans de fer l'anàlisi econòmica s'ha dissenyat i calculat la instal·lació de cadascuna de les 10 alternatives . Per fer-ho , s'ha estudiat la radiació solar a la ciutat de València . Exactament , per calcular les corbes de producció elèctrica horària ha calgut conèixer l'evolució diària de la irradiància ( W / m2 ) i , per al càlcul de la producció anual conèixer la dada de la irradiació mitjana total anual ( kWh / m2 / any ). Les alternatives cobreixen un espectre ampli de superfície des d¿un 100 fins a un 40 % d¿ocupació de la coberta de la nau

El disseny de la instal·lació ha inclòs l'elecció dels models de mòdul solar i inversor. Finalment, les dades globals de la instal·lació han sigut els següents. Una producció anual de fins a 760 MWh/any, que cobreix fins al 75 % de la demanda anual; una potència instal·lada de fins a 630 Kw i, la superfície de generador màxima és de 3500 a 4000 metres quadrats, depenent del model. Cal dir que la producció horària no supera la demanda suposada (240 Kw) i això implica que cap part de la producció es perda.

Respecte a l'anàlisi econòmic, s'ha de ressaltar que totes les alternatives són rendibles a pesar de la disparitat d'escenaris que cadascuna contempla. Ho demostra així el VAN, sent positiu i lluny de 0 a 10 i a 20 anys des de l'inici. El pay back és de 7 a 8 anys i, el TIR es mou entre el 10 % a 10 anys i 16 % a 20 anys. Les conclusions que s'obtenen és que els mòduls inclinats rendibilitzen més la inversió inicial respecte als mòduls en horitzontal. Així, doncs, es recomana la seua elecció. I, d'altra banda, una instal·lació fotovoltaica en la coberta d'una nau industrial només pot cobrir fins a un 75 % de la demanda anual que no deixa de ser un valor alt.

[ES] El objeto del proyecto reside en responder con fundamentos técnicos las siguientes dos preguntas:

¿La energía que consume una nave industrial puede cubrirse con la producción de una instalación fotovoltaica sobre su cubierta? ¿Es viable económicamente una instalación fotovoltaica sobre la cubierta de una nave industrial?

El proyecto tiene un objetivo claro que es fomentar el uso de la tecnología fotovoltaica en la industria para la reducción de la dependencia energética, el cuidado del medioambiente y buscar la sostenibilidad en el suministro de energía.

Así pues se ha estudiado la rentabilidad económica de una instalación fotovoltaica sobre la cubierta de una nave industrial, de dimensiones frecuentes, situada supuestamente en Valencia.

La metodología a seguir ha sido establecer 10 alternativas distintas de instalación para el estudio. Estas 10 alternativas, se diferenciaban en que 5 de ellas contaba con módulos solares horizontales y, las otras 5, con módulos inclinados. Además, cada una de las 10 ocupaba una superficie de cubierta distinta. Las alternativas cubren un espectro amplio de superficie desde un 100 a un 40 % de ocupación de la cubierta de la nave.

Antes de hacer el análisis económico se ha diseñado y calculado la instalación de cada una de las 10 alternativas. Para hacerlo, se ha estudiado la radiación solar en la ciudad de Valencia. Exactamente, para calcular las curvas de producción eléctrica horaria ha sido preciso conocer la evolución diaria de la irradiancia (W/m2) y, para el cálculo de la producción anual conocer el dato de la irradiación media total anual (kWh/m2/año).

El diseño de la instalación ha incluido la elección de los modelos de módulo solar e inversor. Finalmente, los datos globales de la instalación han sido los siguientes. Una producción anual de hasta 760 MWh/año, que cubre hasta un 75 % de la demanda anual; una potencia instalada de hasta 630 Kw y, la superficie de generador máxima es de 3500 a 4000 metros cuadrados, dependiendo del modelo. Hay que decir que la producción horaria no supera la demanda supuesta (240 Kw) y eso implica que ninguna parte de la producción se desperdicie.

Con respecto al análisis económico, se debe resaltar que todas las alternativas son rentables pese a la disparidad de escenarios que cada una de ellas contempla. Lo demuestra así el VAN, siendo positivo y lejos de 0 a 10 y a 20 años desde el inicio. El pay back es de 7 a 8 años y, el TIR se mueve entre el 10 % a 10 años y 16 % a 20 años.

Las conclusiones que se obtienen es que los módulos inclinados rentabilizan más la inversión inicial con respecto a los módulos en horizontal. Así pues, se recomienda su elección. Y, por otra parte, una instalación fotovoltaica en la cubierta de una nave industrial sólo puede cubrir hasta un 75 % de la demanda anual que no deja de ser un valor alto.