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SFCR:Productividad y

Sombras

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Energía Producidapor un SFCR

Sombras yocupación deterreno

Resumen

SFCR: Productividad y Sombras

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Energía Producida por un SFCR

Sombras y ocupación de terreno

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Energía Producida por un SFCRProcedimiento de cálculo

Sombras y ocupación de terreno

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Potencia en un SFCR

I Potencia a la Salida del Generador FV

Pdc = Ag · ηg(Gef , Ta) ·Gef =ηg(Gef , Ta)

η∗g· Gef

G∗· P∗g

I Potencia a la Salida del Inversor

Pac = Pdc · ηinv(Pdc, Vdc) = Pdc · ηinv(Gef , Ta)

I Energía Producida por un SFCR

Eac =∫

T

ηg(Gef , Ta)

η∗g· Gef

G∗· ηinv(Gef , Ta) · P∗g dt

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Energía producida

Eac = P∗g ·Gef

G∗· PR · (1− FS)

I Eac es la energía producida en un periodo.I G∗ es la irradiancia en condiciones estándar de

medida (STC, Gstc = 1 kW m−2, Tc = 25 ◦C)I P∗g es la potencia nominal del generador FV (kWp)

en STCI Gef es la irradiación efectiva incidente en el plano

del generadorI PR es el rendimiento del sistema o performance ratioI FS es el factor de sombras

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Productividad

En algunas ocasiones se habla de productividad delsistema, Yf , que es el cociente entre energía producida ypotencia nominal del generador:

Yf =Eac

P∗g(kWh kWp−1)

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Performance Ratio

I Está concebido para incluir todas las pérdidas queno tienen dependencia con las condicionesmeteorológicas.

I Este factor puede caracterizar el funcionamiento deun sistema independientemente de la localidad.

I En sentido estricto no es cierto porque sí hay relacióncon la meteorología del lugar.

I 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.

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Performance Ratio

Desglose de pérdidas

I Dispersión de parámetros entre los módulos quecomponen el generador (2-4%)

I Tolerancia de potencia de los módulos respecto asus características nominales (3%)

I Temperatura de funcionamiento de los módulos(5-8%)

I Conversión DC/AC realizada por el inversor(8-12%)

I Efecto Joule en los cables (2-3%)I Conversión BT/MT realizada por el transformador

(2-3%)I Disponibilidad del sistema (0,5-1%)

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Performance Ratio

Valores reales

I El análisis de funcionamiento de diversos sistemasFV europeos ha mostrado que el rango de valoresque toma el performance ratio es bastante amplio, conmínimos de 0,4 y máximos de 0,85.

I Para sistemas instalados entre 1980 a 1990, el valorpromedio ha sido de 0,7.

I Para sistemas instalados entre 2005 a 2012, el valorpromedio ha sido de 0,8.

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Factor de sombras

I El factor de sombras suele tomar valores alrededordel 2 al 4%, tanto en instalaciones estáticas como deseguimiento.

I En casos específicos este factor puede ser más alto(por ejemplo, debido a la existencia de edificioscercanos, o en aquellas plantas con un nivel deocupación de terreno superior al óptimo).

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Sombras y ocupación de terreno

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Energía Producida por un SFCR

Sombras y ocupación de terrenoSombras LejanasSombras Cercanas: sistemas estáticosSombras Cercanas: sistemas de seguimiento 2XSombras Cercanas: Seguidores de eje horizontal NSElección de separaciones

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Sombras Cercanas: sistemasestáticos

Sombras Cercanas: sistemasde seguimiento 2X

Sombras Cercanas:Seguidores de eje horizontalNS

Elección de separaciones

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Sombras en el horizonte

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Elección de separaciones

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Sombras entre filas

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Sombras Cercanas:Seguidores de eje horizontalNS

Elección de separaciones

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Sombras entre filas

I Suele establecerse un objetivo de 4 horas de sol entorno al mediodía del solsticio de invierno libresde sombra.

I La longitud de la sombra de un obstáculo se midecon:

d =h

tan γs

I En el mediodía del solsticio de invierno

γs = 90− 23.45− φ ' 67− φ

I Para 2 horas antes y después:

dmin =h

tan(61°− φ)

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Elección de separaciones

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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

ROT =Lns · Leo

L ·WEac = f (ROT)??

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Elección de separaciones

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Radiación promedio

Gef ,av = 1/24 ·(10 ·Gef ,0 + 5 ·Gef ,A + Gef ,B + 2 ·Gef ,C + Gef ,D + 5 ·Gef ,E

)

INVERTER

Junction

Box 1

Tracker 1

50m, 2× 35mm2

Tracker 2

1m, 2× 6mm2

Tracker 3

80m, 2× 50mm2

Tracker 4

30m, 2× 25mm2

Junction

Box 2

Tracker 1 Tracker 2

Tracker 3 Tracker 4

Junction

Box 3

Tracker 1

50m, 2× 16mm2

Tracker 2

1m, 2× 6mm2

Tracker 3

80m, 2× 25mm2

Tracker 4

30m, 2× 10mm2

Junction

Box 4

Tracker 1 Tracker 2

Tracker 3 Tracker 4

Junction

Box 5

Tracker 1

50m, 2× 35mm2

Tracker 2

1m, 2× 6mm2

Tracker 3

80m, 2× 50mm2

Tracker 4

30m, 2× 25mm2

Junction

Box 6

Tracker 1 Tracker 2

Tracker 3 Tracker 4

60m, 2× 120mm2

1m, 2× 70mm2

60m, 2× 120mm2

Zenith

South

East

β

α

Lew

Lns

T0

TC

TD

TE

TA

TB

~µ2x

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Elección de separaciones

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Separación de Seguidores Doble Eje

b =LW

= 0.475

ROT =Lns · Leo

L ·W

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

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Elección de separaciones

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Separación de Seguidores Eje Horizontal

~µc

~µh

~µ⊥

Leo

L

W

W = ∞

ROT = Leo/L22 / 33

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Elección de separaciones

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Separación de Seguidores Horizontal N-S

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

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Elección de separaciones

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Backtracking

I El sombreado en un generador puede producirproblemas por el efecto de punto caliente.

I En seguidores de eje horizontal se puede evitar laincidencia de sombras en cualquier instantemediante el «backtracking»:I Al amanecer el seguidor está en posición horizontal.I Según avanza el día el seguidor gira en sentido

contrario al movimiento solar para evitar lassombras.

I En un determinado momento se cruza con el sol ypuede continuar el movimiento «convencional».

I En un instante de la tarde debe volver a cambiar elsentido hasta la horizontal en la noche.

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Elección de separaciones

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Backtracking

ω(h)

β(°)

0

10

20

30

40

50

60

−15 −10 −5 0 5 10 15

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Elección de separaciones

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Separación con backtracking

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

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Elección de separaciones

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Limitación de ángulo

I Es habitual limitar el ángulo de inclinación a valoresmáximos alrededor de 70° por motivos estructurales(protección frente al viento)

I Implica un desvio de los seguidores de su posiciónóptima.I Sombras más cortas que en el caso teórico (red más

densa).I Reducción en la energía generada por incidencia no

perpendicular

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Elección de separaciones

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Elección de separaciones

La separación óptima entre elementos (seguidores oestructuras estáticas) es aquella que conduce al mínimovalor del coste de la energía producida por el sistema:

I Con mayor separación disminuyen las pérdidas porsombreado mutuo, aumenta la productividad delsistema.

I Con mayor separación aumentan los costesrelacionados con el area ocupada por unidad depotencia.

I Con mayor separación aumentan los costesrelacionados con los elementos de unión entreestructuras (cableado, canalizaciones, zanjas).

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Elección de separaciones

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Elección de separaciones

I Esta separación óptima depende de las estructuraselegidas y de las condiciones económicas de loselementos.

I La separación finalmente elegida debe tomar enconsideración las condiciones del terreno(fronteras, irregularidades, vaguadas, etc.)

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Elección de separaciones

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ROT y Coste de la energía producida

I Coste Energía

CE =CP

EAC

I Coste Sistema

Cp = Cc +CA +CPV

I CPV entre 2,5 €/Wy 5 €/W (antiguo)

I CA entre 1,5 €/m2

y 4 €/m2

Land costs

Equ

ipm

ent c

osts

3.5

4.0

4.5

2.2 2.4 2.6 2.8

5.1

5.2

5.3

5.4

5.5

5.6

5.7

5.8

5.9

6.0

6.1

6.2

6.3

6.4

6.4

5.0

5.2

5.4

5.6

5.8

6.0

6.2

6.4

6.6

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Sombras yocupación deterreno

Resumen

Ocupación de terreno y productividad

SFCR ROT ProductividadEstático 2 1Eje Horizontal NS 4 1,05-1,2Doble Eje 6 1,3-1,5

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