Proyecto de una instalación renovable de autoconsumo para suministrar energía al colegio CEIP Camí de l Horta cuyo consumo es de 48,07 MWh/año

Abstract

[ES] En el presente proyecto se plantean 3 instalaciones para autoconsumo en el colegio CEIP Camí de l¿Horta: un instalación de autoconsumo fotovoltaico formada por 46 paneles de 500 Wp y un inversor fotovoltaico de 20 kW, una instalación híbrida formada por 46 paneles de 500 Wp y un inversor fotovoltaico de 20 kW así como un aerogenerador de 5 kW para autoconsumo, y una instalación de almacenamiento fotovoltaico para autoconsumo formada 46 paneles de 500 Wp y 2 inversores híbridos de 10 kW cada uno así como 2 racks de baterías de litio de 5,12 kWh cada uno. El objetivo principal de dicho proyecto es determinar cuál de las tres instalaciones es más favorable y se ajusta más a las necesidades energéticas y económicas del colegio. En primer lugar, se ha realizado un trabajo de campo visitando las instalaciones del centro con el objetivo de conversar con el equipo directivo para conocer las posibles ubicaciones de los equipos principales que formarán la instalación final. También se ha tenido acceso a las curvas de carga horarias de todo un año, permitiendo realizar un detallado estudio del consumo eléctrico del colegio y del precio real de la electricidad analizando los diferentes periodos tarifarios, siendo el precio considerado para autoconsumo de 0,23 €/kWh y para excedentes de 0,09 €/kWh. Seguidamente, se han estudiado los diferentes recursos energéticos con el objetivo de analizar las condiciones climáticas y técnicas de la zona, para poder empezar a diseñar las plantas. El diseño de las plantas se ha realizado a través de hojas de cálculo Excel, puesto que de esta forma se puede realizar un análisis más preciso para conocer la cantidad de energía autoconsumida y vertida por la instalación. Este dato es fundamental analizarlo correctamente para decantarse por una instalación u otra. La instalación se ha analizado también con otras herramientas de cálculo externas para verificar los resultados como Helioscope y PVsyst. A partir de aquí se realiza un análisis energético de las 3 instalaciones, descartando en esta fase la instalación eólica principalmente por la reducida velocidad de viento que se tiene en la zona, siendo esta de no más de 3 m/s. La instalación de almacenamiento fotovoltaico es la que presenta resultados más favorables ya que permite disponer de una mayor cantidad útil, la cual es aprovechada por el colegio para que sea autoconsumida cuando sea necesario. Esto va a dotar de mayor flexibilidad a la curva de producción, permitiendo que se autoconsuma una mayor cantidad de energía. El apartado económico es crítico para tomar una decisión ya que los sistemas de almacenamiento de litio son muy caros, por eso es fundamental analizar los diferentes indicadores económicos. El más importante para tener en cuenta es el ROI o Payback Period, siendo para la instalación de almacenamiento fotovoltaico

de tan solo 4 años sin tener en cuenta las posibles subvenciones. Al tener un Payback Period de tan solo 4 años, se selecciona la instalación de almacenamiento fotovoltaico para autoconsumo como la más favorable. Mediante esta instalación se espera generar 40,87 MWh el año 1, siendo la cantidad de energía autoconsumida y vertida el primer año de 36,74 MWh (90%) y 4,13 MWh (10%) respectivamente. Económicamente se tendrá un ahorro 8.308,09 € el año 1, siendo este ahorro de 7.936,27 € por energía autoconsumida. El porcentaje de ahorro total sobre la facturación eléctrica es del 68% mediante la instalación planteada. También se ha estudiado el ahorro en emisiones de CO2 siendo este de 11.251 kg de CO2 para el año 1.

[EN] In this project, 3 installations for self-consumption are proposed for the school CEIP Camí de l'Horta: a photovoltaic self-consumption installation consisting of 46 panels of 500 Wp and a photovoltaic inverter of 20 kW, a hybrid installation consisting of 46 panels of 500 Wp and a photovoltaic inverter of 20 kW and a wind turbine of 5 kW for self-consumption, and a photovoltaic storage installation for self-consumption consisting of 46 panels of 500 Wp and 2 hybrid inverters of 10 kW each as well as 2 racks of lithium batteries of 5.12 kWh each. The main objective of this project is to determine which of the three installations is more favorable and more favorable and best suited to the energy and economic needs of the school. First of all, field work has been carried out by visiting the school facilities with the aim of talking to the management team to know the possible locations of the main equipment that will form the final installation. We also had access to the hourly load curves for a whole year, allowing us to carry out a detailed study of the school's electricity consumption and the real price of electricity by analyzing the different tariff periods, the price considered for self-consumption being 0.23 €/kWh and for surpluses 0.09 €/kWh. Next, the different energy resources have been studied in order to analyze the climatic and technical conditions of the area, in order to start designing the plants. The design of the plants has been done through Excel spreadsheets, since this way it is possible to perform a more accurate analysis to know the amount of energy consumed and discharged by the installation. It is essential to analyze this data correctly in order to choose one installation over another. The installation has also been analyzed with other external calculation tools to verify the results, such as Helioscope and PVsyst. From here, an energy analysis of the 3 installations is carried out, discarding at this stage the wind installation mainly because of the reduced wind speed in the area, which is no more than 3 m/s. The photovoltaic storage installation is the one that presents the most favorable results since it allows to have a greater useful amount, which is used by the school to be self-consumed when necessary. This will provide greater flexibility to the production curve, allowing a greater amount of energy to be self-consumed. The economic aspect is critical to make a decision since lithium storage systems are very expensive, so it is essential to analyze the different economic indicators. The most important to take into account is the ROI or Payback Period, being for the photovoltaic storage installation of only 4 years without taking into account possible subsidies. Having a Payback Period of only 4 years, the photovoltaic storage installation for self-consumption is selected as the most favorable. This installation is expected to generate 40.87 MWh in year 1, with the amount of self-consumed and dumped energy in the first year being 36.74 MWh (90%) and 4.13 MWh (10%) respectively. Economically, there will be a saving of 8,308.09 € in year 1, being this saving of 7,936.27 € for self-consumed energy. The percentage of total savings on the electricity bill is 68% by means of the proposed installation. The savings in CO2 emissions have also been studied, being this of 11,251 kg of CO2 for year 1.

[CAT] En el present projecte es plantegen 3 instal·lacions per a autoconsum en el col·legi CEIP Camí de l'Horta: una instal·lació d'autoconsum fotovoltaic formada per 46 panells de 500 Wp i un inversor fotovoltaic de 20 kW, una instal·lació híbrida formada per 46 panells de 500 Wp i un inversor fotovoltaic de 20 kW així com un aerogenerador de 5 kW per a autoconsum, i una instal·lació d'emmagatzematge fotovoltaic per a autoconsum formada 46 panells de 500 Wp i 2 inversors híbrids de 10 kW cadascun així com 2 racks de bateries de lítio de 5,12 kWh cadascun. L'objectiu principal d'este projecte és determinar com de les tres instal·lacions és mes favorable i s'ajusta mes a les necessitats energètiques i econòmiques del col·legi. En primer lloc, s'ha fet un treball de camp visitant les instal·lacions del centre amb l'objectiu de conversar amb l'equip directiu per a conéixer les possibles ubicacions dels equips principals que formaran la instal·lació final. També s'ha tingut accés a les corbes de càrrega horàries de tot un any, permetent realitzar un detallat estudi del consum elèctric del col·legi i del preu real de l'electricitat analitzant els diferents períodes tarifaris, sent el preu considerat per a autoconsum de 0,23 €/kWh i per a excedents de 0,09 €/kWh. Seguidament, s'han estudiat els diferents recursos energètics amb l'objectiu d'analitzar les condicions climàtiques i tècniques de la zona, per a poder començar a dissenyar les plantes. El disseny de les plantes s'ha realitzat a través de fulls de càlcul Excel, ja que d'esta manera es pot realitzar una anàlisi mes precís per a conéixer la quantitat d'energia autoconsumida i abocada per la instal·lació. Esta dada és fonamental analitzar-lo correctament per a decantar-se per una instal·lació o una altra. La instal·lació s'ha analitzat també amb altres eines de càlcul externes per a verificar els resultats com Helioscope i PVsyst. A partir d'ací es realitza una anàlisi energètica de les 3 instal·lacions, descartant en esta fase la instal·lació eòlica principalment per la reduïda velocitat de vent que es té en la zona, sent esta de no mes de 3 m/s. La instal·lació d'emmagatzematge fotovoltaic és la que presenta resultats mes favorables ja que permet disposar d'una major quantitat útil, la qual és aprofitada pel col·legi perquè siga autoconsumida quan siga necessari. Això dotarà de major flexibilitat a la corba de producció, permetent que s'autoconsumisca una major quantitat d'energia. L'apartat econòmic és crític per a prendre una decisió ja que els sistemes d'emmagatzematge de liti són molt cars, per això és fonamental analitzar els diferents indicadors econòmics. El més important per a tindre en compte és el ROI o Payback Period, sent per a la instal·lació d'emmagatzematge fotovoltaic de tan sols 4 anys sense tindre en compte les possibles subvencions. En tindre un Payback Period de tan sols 4 anys, se selecciona la instal·lació d'emmagatzematge fotovoltaic per a autoconsum com la més favorable. Mitjançant esta instal·lació s'espera generar 40,87 MWh l'any 1, sent la quantitat d'energia autoconsumida i abocada el primer any de 36,74 MWh (90%) i 4,13 MWh (10%) respectivament. Econòmicament es tindrà un estalvi 8.308,09 € l'any 1, sent este estalvi de 7.936,27 € per energia autoconsumida. El percentatge d'estalvi total sobre la facturació elèctrica és del 68% mitjançant la instal·lació plantejada. També s'ha estudiat l'estalvi en emissions de CO2 sent este de 11.251 kg de CO₂ per a l'any 1.