sfcr: productividad y sombras - oscarperpinan.github.io · del 2 al 4%, tanto en instalaciones...

SFCR:Productividad y

Sombras

Oscar PerpiñánLamigueirohttp://

oscarperpinan.github.io

Energía Producidapor un SFCR

Sombras yocupación deterreno

Resumen

SFCR: Productividad y Sombras

Oscar Perpiñán Lamigueirohttp://oscarperpinan.github.io

1 / 33

http://oscarperpinan.github.io




Energía Producida por un SFCR

Sombras y ocupación de terreno

Resumen

Energía Producida por un SFCRProcedimiento de cálculo


Resumen


Sombras



Energía Producidapor un SFCRProcedimiento de cálculo


Resumen

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

4 / 33





Sombras





Resumen

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

5 / 33





Sombras





Resumen

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)

6 / 33





Sombras





Resumen

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.

7 / 33





Sombras





Resumen

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%)

8 / 33





Sombras





Resumen

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.

9 / 33





Sombras





Resumen

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).

10 / 33






Resumen


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

Resumen


Sombras




Sombras yocupación deterrenoSombras Lejanas

Sombras Cercanas: sistemasestáticos

Sombras Cercanas: sistemasde seguimiento 2X

Sombras Cercanas:Seguidores de eje horizontalNS

Elección de separaciones

Resumen

Sombras en el horizonte

13 / 33






Resumen


Sombras









Resumen

Sombras entre filas

15 / 33





Sombras









Resumen

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)

16 / 33






Resumen


Sombras









Resumen

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)??

18 / 33





Sombras









Resumen

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

19 / 33





Sombras









Resumen

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

20 / 33






Resumen


Sombras









Resumen

Separación de Seguidores Eje Horizontal

~µc

~µh

~µ⊥

Leo

L

W

W = ∞

ROT = Leo/L22 / 33





Sombras









Resumen

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

23 / 33





Sombras









Resumen

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.

24 / 33





Sombras









Resumen

Backtracking

ω(h)

β(°)

0

10

20

30

40

50

60

−15 −10 −5 0 5 10 15

25 / 33





Sombras









Resumen

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

26 / 33





Sombras









Resumen

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

27 / 33






Resumen


Sombras









Resumen


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).

29 / 33





Sombras









Resumen


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.)

30 / 33





Sombras









Resumen

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

31 / 33






Resumen


Sombras





Resumen

Ocupación de terreno y productividad

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

33 / 33




sfcr: productividad y sombras - oscarperpinan.github.io · del 2 al 4%, tanto en instalaciones...

Documents