DISSENY D’UN SISTEMA D’ALIMENTA IÓ AUTÒNOM PER UN …

TREBALL FI DE FI DE GRAU

Grau en Enginyeria de l’Energia

DISSENY D’UN SISTEMA D’ALIMENTACIÓ AUTÒNOM PER UN

FANAL AÏLLAT

Memòria

Autor: Paula Garcia Monterrubio Director: Ramon Bargalló Perpiñan Convocatòria: Addicional. Quadrimestre de primavera 2018-2019

Disseny d’un sistema d’alimentació autònom per un fanal aïllat

i

Resum

Els desenvolupaments tecnològics i normatius actuals, la gran dependència energètica i la necessitat de canvi

del model elèctric cap a una economia més sostenible, accelera els processos de canvis estructurals en els

elements urbans i públics. Per aquest motiu, aquest projecte presenta el disseny, el dimensionament i la

viabilitat tant tècnica com econòmica d’una lluminària urbana autònoma alimentada amb dues tecnologies

renovables i abastida amb un sistema d’emmagatzematge per garantir un subministrament continu i

minimitzant els efectes d’intermitència de les fonts d’energia renovable.

En primer lloc, esmentar, que l’energia solar i eòlica seran les tecnologies hibrides encarregades d’alimentar

aquest sistema d’enllumenat públic. El dimensionament del sistema vindrà donat per un estudi d’utilització

de la lluminària tenint en compte les hores de funcionament, obtenint així ,un consum de la mateixa.

Paral·lelament, mitjançant diferents mètodes, es determinaran els recursos solars i eòlics disponibles en la

ubicació seleccionada per la implantació del sistema i es procedirà a escollir els elements constructius de la

instal·lació validant cadascun dels seus paràmetres elèctrics principals.

Per verificar que la lluminària funcioni de forma òptima i el recursos energètics s’aprofitin completament,

s’estudiarà la zona d’implantació comprovant que cap element constructiu dels voltants pugui ocasionar

interferències, ombres o pèrdues a la instal·lació. Conseqüentment, s’establirà la correcta disposició de les

lluminàries i la interdistància entre elles mitjançant un estudi de la lluminositat.

El bloc final del projecte consisteix en la realització d’una simulació del funcionament del sistema. Mitjançant

tres escenaris representatius, on les variables de decisió seran els recursos solars i eòlics disponibles així com

l’estat d’emmagatzematge de la bateria, es construiran diferents models del sistema. Aquesta simulació es

realitzarà paral·lelament amb un software alternatiu anomenat HOMER que, a més de treballar amb

variables meteorològiques i d’emmagatzematge, combina criteris tècnics-econòmics per decidir quina de les

variants s’ajusta més a les necessitats de la càrrega. Els dos criteris de simulació escollits seran comparats

mitjançant representacions gràfiques dels resultats.

Finalment, es realitzarà un estudi de la viabilitat econòmica del sistema tenint en compte tots els elements

constructius i l’estalvi econòmic ocasionat al obtenir energia mitjançant una font de tipologia renovable.

Esmentar que el projecte desenvolupat s’ha dut a terme tenint en compte cadascuna de les normatives i lleis

del sector elèctric espanyol, així com els diferents plecs de condicions dels element urbans i les directrius que

zonifiquen els diferents àmbits d’aplicació d’aquestes tecnologies més sostenibles.

Memoria

ii

Resumen

Los desarrollos tecnológicos y normativos actuales, la gran dependencia energética y la necesidad de cambio

del modelo eléctrico hacia una economía más sostenible, acelera los procesos de cambios estructurales en

los elementos urbanos y públicos. Por este motivo, este proyecto presenta el diseño, el dimensionamiento y

la viabilidad tanto técnica como económica de una luminaria urbana autónoma alimentada mediante dos

tecnologías renovables y abastecida con un sistema de almacenaje para garantizar un suministro continuo y

minimizando los efectos de intermitencia de las fuentes de energía renovable.

En primer lugar, mencionar que la energía solar y eólica serán las tecnologías hibridas encargadas de

alimentar este sistema de alumbrado público. El dimensionamiento del sistema se realizará mediante un

estudio de utilización de la luminaria teniendo en cuenta las horas de funcionamiento, obteniendo así, el

consumo de la misma. Paralelamente, mediante diferentes métodos, se determinan los recursos solares y

eólicos disponibles en la ubicación seleccionada para la implantación del sistema y se procederá a escoger

los elementos constructivos de la instalación validando cada uno de los parámetros eléctricos principales.

Para verificar que la luminaria funciona de forma óptima y los recursos energéticos se aprovechen

completamente, se estudiará la zona de implantación comprobando que ningún elemento constructivo

próximo pueda ocasionar interferencias, sombras o pérdidas en la instalación. Consecuentemente, se

establecerá la correcta disposición de las luminarias y la interdistancia entre ellas mediante un estudio de la

luminosidad.

El bloque final de proyecto consistirá en la realización de una simulación del funcionamiento del sistema.

Mediante tres escenarios representativos, donde las variables de decisión sean los recursos solares y eólicos

disponibles así como el estado de almacenaje de la batería, se construirán diferentes modelos del sistema.

Esta simulación se realizará paralelamente con un software alterativo llamado HOMER que, además de

trabajar con variables meteorológicas y de almacenaje, combina criterios técnico-económicos para decidir

cuál de las variantes se ajusta más a las necesidades de la carga. Los dos criterios de simulación escogidos

serán comparados mediante las representaciones gráficas de los resultados.

Finalmente, se realizará un estudio de la viabilidad económica del sistema teniendo en cuenta que todos los

elementos constructivos y el ahorro económico ocasionado al obtener energía mediante una fuente de

tipología renovable.

Mencionar que el proyecto desarrollado se ha realizado teniendo en cuenta cada una de las normativas y

leyes de sector eléctrico español, así como los diferentes pliegos de condiciones de los elementos urbanos y

las directrices que zonifican los diferentes ámbitos de aplicación de estas tecnologías más sostenibles.


iii

Abstract

The technological developments and current regulations, the high energetic dependence and the need of

doing a change in terms of the electric model, which leads to a more sustainable economy, are factors that

accelerate structural changes process’ in urban and public elements. Therefore, the project presents the

sketch, size and the technical and economic viability from an autonomous urban lamppost which is being

energy-supplied by two renewable technologies and provided with a store system for guaranteeing a

constant supply, minimizing the intermittence effects from the renewable energetic sources.

In the first place, it is important to highlight that the solar and wind sources will be the hybrid technologies

in charge of supplying energy to the public enlightenment system. The system design results from a study of

the enlighten use taking into account the working hours, and that is where its consumption is obtained. At

the same time, different methods will determine the solar and wind resources available in the selected

location by the system establishment. Afterwards, is going to be proceed with the choice of the structural

elements of the facility proving each one of its principal electric parameters.

For verifying that the enlightenment system works optimally and the energetic resources are being

completely in use, the stablishing zone will be studied verifying that none of the structural surrounding

elements could cause interferences, shadows or losses to the installation. Consequently, there will be

stablished the correct location of the lampposts and the distance between them by means of a study of the

brightness.

The last section of the project is about executing a simulation of the working system. By means of three

representative sceneries, where the decision variables will be the solar and wind resources available just like

the store state on the battery, there will be built different system models. That simulation will be carry out

concurrently with an alternative software called HOMER, that apart from working with meteorological and

store variables, combines technical and economics criterions for deciding which of the variants stick to the

charge necessities. Both simulation judgements chosen will be compared by graphical representations of the

results.

Finally, it will be carry out a survey of the economic viability of the system, taking into account all the

structural elements and the economic savings caused by the energy obtained by a renewable source.

It is important to outline that the project developments have been accomplished taking into account each

one of the rules and regulations of the Spanish electrical sector, just as the different conditions of the urban

elements and the directives that show the zones of the different application fields of the most sustainable

technologies.

Memoria

iv


v

Agraïments

El projecte realitzat a continuació no es podria haver dut a terme sense l’ajuda i el coneixement de diferents

persones que han estat recolzant-me en cada moment del procés de realització.

En primer lloc, agrair al meu tutor Ramon Bargalló per ser l’artífex de la idea del projecte. Per l’ajuda

proporcionada, la facilitació de documents, i l’orientació en tot moment del projecte. A més de presentar-

me diferents reptes per ampliar l’àmbit d’aplicació i trobar propostes per la utilitat del projecte mitjançant la

simulació del sistema.

Agrair també tota la col·laboració al professorat de Generació Eòlica, més concretament al professor Sergi

Rates, per proporcionar-me la documentació necessària, estar present en tot moment per resoldre qualsevol

dubte i ajudar-me a consolidar els coneixements bàsics per la realització del dimensionament eòlic.

Al seu torn, mencionar al professorat d’Energies renovables, Herminio Martínez Garcia, per posar-me a

l’abast pautes, articles tècnics i directrius pel disseny i dimensionaments d’instal·lacions amb energies

renovables i la seva rapidesa per solucionar-me qualsevol dubte.

A la mateixa vegada, una especial menció a aquelles empreses que han col·laborat en el projecte a través de

la distribució d’informació, així com fitxes tècniques dels elements constructius com LUG Lihgt Factory o

SolarLand.

Per últim, agraeixo tot el recolzament moral de la meva família, amics i companys del grau que han confiat

en el projecte i han fet el possible treure’l endavant. Especial menció a Alejandro Álvarez pel seu ajut

incondicional durant tota l’etapa del procés.

Memoria

vi


vii

ÍNDEX MEMÒRIA

RESUM ______________________________________________________________ I

RESUMEN ___________________________________________________________ II

ABSTRACT __________________________________________________________ III

AGRAÏMENTS ________________________________________________________ V

1. INTRODUCCIÓ ___________________________________________________ 1

1.1. Contextualització ........................................................................................................ 1

1.2. Motivació .................................................................................................................... 2

1.3. Objectius i abast del projecte .................................................................................... 3

2. ANÀLISI, CONCEPTUALITZACIÓ I DESENVOLUPAMENT DEL SISTEMA D’ENLLUMENAT

PÚBLIC _________________________________________________________ 5

SECCIÓ 1. ANTECEDENTS I EVOLUCIÓ DE LA XARXA D’ENLLUMENAT PÚBLIC I DE LES

ENERGIES PRIMÀRIES DE GENERACIÓ ________________________________ 5

2.1. Evolució i canvi de paradigma de la xarxa d’enllumenat pública ............................ 6

2.2 Evolució de l’energia solar fotovoltaica en Espanya. Situació actual i escenaris futurs

..................................................................................................................................... 7

2.3 Evolució de l’energia eòlica en Espanya. Situació actual i escenaris futurs. ........... 9

SECCIÓ 2. ANÀLISI I COMPLIMENT LEGISLATIU _____________________________ 11

2.4 Marc legislatiu aplicable .......................................................................................... 11

2.5 Marc regulador. Instal·lacions amb generació energètica a partir d’energies renovables.

.................................................................................................................................. 13

2.6 Marc regulador. Instal·lacions d’enllumenat públic .............................................. 19

2.6.1 Ordenació i zonificació de contaminació lumínica per la protecció del medi nocturn

.................................................................................................................................. 19

2.6.2 Conceptes i característiques luminotècniques ...................................................... 21

2.6.3 Corbes fotomètriques o de distribució lluminosa ................................................. 22

2.6.4 Disposició de les lluminàries en les vies publiques ................................................ 24

2.7 Eficiència energètica de les instal·lacions d’enllumenat públic ............................ 25

Memoria

viii

2.7.1 Criteris de càlcul de l’eficiència energètica de la instal·lació . Instruccions tècniques

complementaries en instal·lacions d’enllumenat exterior ................................... 25

2.7.2 Càlcul de luminàncies .............................................................................................. 33

2.8 Legislació executiva. Restriccions, regulacions i manteniment físic de les instal·lació

d’enllumenat públic ................................................................................................. 38

SECCIÓ 3. ESTABLIMENT DELS CONCEPTES ELÈCTRICS DE LA INSTAL·LACIÓ I ANÀLISI DELS

CONSUMS ______________________________________________________ 39

2.9 Elements constructius de la instal·lació ................................................................. 39

2.10 Estimació de temps d’encesa i aturada del sistema d’enllumenat ...................... 40

2.11 Estimació del consum d’energia elèctrica .............................................................. 40

2.1.1. Tensió de funcionament ......................................................................................... 40

2.1.2. Elecció de la tipologia de lluminària pública .......................................................... 41

2.12 Estimació de l’autonomia de la instal·lació ............................................................ 42

2.13 Avaluació de les pèrdues en la instal·lació ............................................................. 43

SECCIÓ 4. EL RECURS SOLAR ____________________________________________ 44

2.14 Criteris de dimensionament solar .......................................................................... 44

2.15 Conceptes i terminologia referents a la geometria solar ...................................... 44

2.16 Formulació, generació i càlcul de la geometria i trajectòries solar ...................... 46

2.17 Anàlisi de la inclinació òptima dels mòduls fotovoltaic ......................................... 48

2.18 Projecció i estudi d’ombres de la superfície objecte d’anàlisi .............................. 49

2.18.1 Pèrdues percentils per ombres d’obstacles propers ............................................. 49

2.19 Comprovació mitjançant criteri del Codi Tècnic de l’Edificació ............................ 52

2.20 Selecció de la superfície a emprar i capacitat de generació associada ................ 52

2.21 Anàlisi de la radiació de l’emplaçament ................................................................. 53

2.21.1 Modelització numèrica de la radiació incident en la superfície de les plaques

fotovoltaiques .......................................................................................................... 53

2.21.2 Radiació incident mitjançant el sistema d’informació geogràfica fotovoltaica i mapes

interactius (PVGIS) ................................................................................................... 58

2.22 Dimensionament del camp fotovoltaic .................................................................. 59

2.22.1 Estimació del nombre de mòduls i distribució final .............................................. 59

2.23 Estimació de l’energia produïda i metodologia de càlcul ...................................... 61

2.23.1 Modelització de l’energia solar produïda mitjançant les Hores Solar Pic ............ 61

2.23.2 Modelització del model de generació mitjançant el model simplificat ............... 61

SECCIÓ 5. RECURS EÒLIC _______________________________________________ 64


ix

2.24 El vent com a recurs eòlic........................................................................................ 64

2.25 Tipologia i classificació de les turbines eòliques .................................................... 67

2.26 L’aerodinàmica de les turbines eòliques ................................................................ 70

2.27 El potencial eòlic ...................................................................................................... 71

2.28 Variació del vent amb l’altura ................................................................................. 73

2.29 Variació del vent amb el temps .............................................................................. 75

2.29.1 Distribució de Weibull ............................................................................................. 75

2.29.2 Estadístiques bàsiques del vent .............................................................................. 78

2.30 Criteris pel dimensionament eòlic .......................................................................... 79

2.31 Estimació de l’energia produïda i metodologia de càlcul ...................................... 79

SECCIÓ 6. DIMENSIONAMENT DEL SISTEMA D’EMMAGATZEMATGE ___________ 81

2.33 Determinació de la capacitat energètica del subsistema d’emmagatzematge ... 81

2.34 Dimensionament i estimació del nombre de bateries del subsistema ................ 83

SECCIÓ 6. DIMENSIONAMENT DEL SISTEMA DE REGULACIÓ __________________ 84

2.32 Dimensionament del subsistema de regulació híbrid ........................................... 84

SECCIÓ 7. DIMENSIONAMENT DE LES SECCIONS I PROTECCIONS DEL CABLEJAT DE LA

INSTAL·LACIÓ HÍBRIDA ___________________________________________ 88

2.35 Secció del cablejat ................................................................................................... 88

2.36 Proteccions reglamentaries .................................................................................... 91

2.36.1 Fusibles .................................................................................................................... 91

2.36.2 Magnetotèrmics ...................................................................................................... 93

2.36.3 Interruptor diferencial ............................................................................................ 95

2.36.4 Posta a terra ............................................................................................................ 95

3. DIMENSIONAMENT ANALÍTIC I RESULTATS DE L’ESTUDI DE L’ENLLUMENAT PÚBLIC

AUTÒNOM _____________________________________________________ 97

3.1. Descripció de l’actiu energètic ................................................................................ 97

3.2. Problemàtiques energètiques i justificació de l’elecció ...................................... 100

3.3. Consideració òptima de la ubicació del projecte. ................................................ 100

3.4. Selecció, disposició de las lluminàries i valors de luminància preestablerts ...... 101

3.5. Estimació del consum i dels paràmetres elèctrics i tècnics de la instal·lació .... 106

3.6. Subsistema energètic de producció fotovoltaica ................................................ 111

3.6.1 Resultats de la geometria solar. ...........................................................................111

3.6.2 Anàlisi de la l’orientació i inclinació òptima dels panells fotovoltaics ................112

Memoria

x

3.6.3 Resultats de l’estudi d’ombres .............................................................................115

3.6.4 Anàlisi de la radiació de l‘emplaçament ..............................................................120

3.6.5 Distribució dels mòduls fotovoltaics i elecció dels panell òptim ........................123

3.6.6 Producció fotovoltaica ..........................................................................................127

3.7. Subsistema energètic de producció eòlica ........................................................... 130

3.7.1 Estudi del recurs eòlic de l’emplaçament ............................................................130

3.7.2 Elecció de l’aerogenerador d’eix vertical òptim ..................................................135

3.7.3 Producció eòlica ....................................................................................................136

3.8. Producció total d’energia híbrida ......................................................................... 139

3.9. Anàlisi de l’autonomia adquirida, necessitat energètica i excedents resultants 140

3.10. Subsistema energètic d’emmagatzematge energètic ......................................... 141

3.10.1 Elecció del sistema d’emmagatzematge òptim ...................................................143

3.11. Subsistema energètic de regulació híbrida .......................................................... 144

3.11.1 Elecció del regulador òptim ....................................................................................144

3.12. Resultats del càlcul de seccions i conductors escollits ........................................ 149

3.13. Resultats de les proteccions escollides ................................................................ 152

4. SIMULACIÓ DEL SISTEMA D’ENLLUMENAT PÚCLIC AUTÒNOM __________ 155

4.1. Simulació gràfica .................................................................................................... 155

4.2. Creació d’un model simplificat del sistema d’emmagatzematge en termes energètics

................................................................................................................................ 156

4.3. Simulació mitjançant el software HOMER ........................................................... 172

4.3.1. Representació de la micra-xarxa reproduïda .......................................................173

4.3.2. Resultats gràfics obtinguts ....................................................................................176

4.4. Comparativa dels resultats obtinguts mitjançant ambdós mètodes ................. 181

CONCLUSIONS ______________________________________________________ 182

5. VIABILITAT ECONÒMICA DEL SISTEMA ______________________________ 185

5.1. Estudi de la viabilitat econòmica del sistema ...................................................... 185

5.2. Estimació del pressupost d’implantació de la lluminària híbrida ....................... 186

5.3. Escenaris econòmics analitzats i dades d’entrada inicials .................................. 187

5.4. Conceptes d’anàlisi econòmica ............................................................................. 192

5.5. Viabilitat econòmica dels escenaris analitzats ..................................................... 195

5.5.1. Escenari 1. Sistema híbrid sense venta d’excedents ...........................................195

5.5.2. Escenari 2. Sistema híbrid amb venta d’excedents i compra a partir del mecanisme de

compensació simplificada .....................................................................................197


xi

5.6. Comparativa d’escenaris numèrics amb els obtinguts al estudi tècnic-econòmic de

HOMER ................................................................................................................... 200

5.7. Anàlisi de l’impacte ambiental .............................................................................. 201

REFERÈNCIES BIBLIOGRÀFIQUES _______________________________________ 202


1

1. INTRODUCCIÓ

1.1. Contextualització

Actualment, la producció energètica prové en un 86% dels combustibles fòssils, causants principals dels gasos

d’efecte hivernacle i de l’escalfament global. Tot i el fort creixement de les energies renovables, aquest

percentatge s’ha mantingut constant durant les últimes tres dècades tal i com estableix l’últim informe de

l’Agencia Internacional de l’Energia (AIE) [1]. Per aturar aquest creixement desmesurat de les emissions de

CO2 relacionades amb la demanda energètica, s’ha establert, des de ja fa 40 anys, un marc global de lluita

contra el canvi climàtic. La COP (Conferència de les Parts), l’òrgan suprem de la Convenció de Nacions Unides

pel Canvi Climàtic, es reuneix cada any durant dos setmanes per abordar aquest problema global. La cimera

del Clima de Kotowice (Polònia) es va celebrar el passat 14 de desembre amb la finalitat d’assentar les bases

per activar l’Acord de Paris fent efectius els objectius climàtics, fixant que, durant el 2019, els països

compromesos treballarien per complir aquesta reducció de la temperatura del planeta i de les emissions

adoptant mesures tecnològiques i canvis de comportaments més sostenibles, mesures que, durant l’any

2023, es sotmetrien a diagnòstic per comprovar la seva eficiència.


2

Aquest canvi de paradigma ja s’està realitzant mitjançant els avenços tecnològics actuals, com les altes

perspectives de creixement del vehicle elèctric, els desenvolupaments normatius eliminant els obstacles a la

implementació d’energies renovables... Per tant, es pot comprovar que, la relació ciència, tecnologia i

societat estan correlacionades per desenvolupar aquestes tendències més sostenibles. Tot i així, aquest canvi

s’ha de fer a temps i de forma dinàmica, ja que suposa una implicació i canvi de mentalitat ciutadana,

dissenyar nous models de generació, millorar l’eficiència energètica dels edificis, manteniments integrals de

l’enllumenat públic, fer seguiments de dades de consum i comportament energètic...

Els ajuntaments, per la seva proximitat al veïnat, són un actor i instrument imprescindible per la realització

d’aquesta transició energètica i l’han de fer accessible a la ciutadania creant i desenvolupant estructures

energètiques que cobreixin les seves necessitats bàsiques per apropar aquesta necessitat de canvi a la

societat.

Per tant, per fer efectius els objectius climàtics i avançar tecnològicament cap a un futur sostenible, el primer

pas és la construcció i renovació dels elements públics urbans per la conscienciació de la ciutadania i a mesura

que les polítiques energètiques avancen, que els propis ciutadans optin per models energètics basats en el

subministrament d’energia renovable amb zero emissions.

1.2. Motivació

La motivació d’aquest projecte prové per l’interès i la conscienciació de la necessitat de canvi de paradigma

energètic. El consum global d’electricitat procedent de la il·luminació artificial és del 19% i va en augment, i

aquest continu creixement urbanístic i d’infraestructures no és compatible amb la urgència per reduir les

emissions de CO2 a l’atmosfera. Anteriorment, s’han fet propostes de modificació per contribuir a l’estalvi

d’energia a nivell global com la substitució de lluminàries tradicionals (incandescents) a bombetes LED, o la

reducció d’hores d’ús de l’enllumenat aprofitant les hores de sol, però tots aquests canvis són insuficients

per reduir o mitigar les emissions. Es per aquest motiu, que es vol anar més enllà i construir una lluminària

completament abastida amb energies renovables, d’impacte ambiental nul tal i com han posat en pràctica

algunes ciutats de Canadà [2], o l’empresa catalana “EolGreen” juntament amb la Universitat Politècnica de

Catalunya [3].


3

1.3. Objectius i abast del projecte

L’objectiu d’aquest projecte és posar en pràctica tots el coneixements, metodologies i competències

adquirides durant el transcurs del grau d’Enginyeria de l’energia. Això es realitzarà mitjançant el

dimensionament i el disseny d’una lluminària pública completament autònoma alimentada per energia solar

i eòlica. Aquest projecte estarà conformat per diferents àrees estudiades al llarg del grau i assignatures

escollides de forma optativa per poder conèixer més detalladament alguns sectors.

De forma tècnica, el projecte estarà format per diferents blocs constructius. Cadascun d’ells conformarà un

bloc tècnic, legislatiu o econòmic detallat a continuació:

1. Desenvolupament i anàlisi del recurs solar disponible. Es valorarà, mitjançant criteri propis, les dades

obtingudes mitjançant diferents softwares online, obtingudes gràcies a estacions solars, o dades

obtingudes mitjançant mètodes numèrics. Es validaran i es justificaran els resultats per escollir els

valors més òptims i reals.

2. Desenvolupament i anàlisi del recurs eòlic. Mitjançant les diferents estacions eòliques de Catalunya

encarregades de proporcionar dades fiables a diferents desnivells, es construiran diferents escenaris

per obtenir els valors de vent.

3. Per gestionar de forma òptima l’energia generada per la lluminària i garantir un subministrament

continu i de qualitat les hores del dia on no hi ha llum natural, s’instal·larà un sistema

d’emmagatzematge i un regulador híbrid.

4. Dimensionament de la instal·lació completa mitjançant elements constructius. Mitjançant els

recursos renovables obtinguts es determinaran quines son les condicions òptimes de treball i quins

elements poden conformar el sistema tenint en compte els factors elèctrics, els factors

meteorològics als qual estaran exposats i la vida útil necessària.

5. Anàlisi de l’actual marc legislatiu espanyol aplicable a les condicions tècniques, elèctriques i

econòmiques del sistema.

6. Simulació de la lluminària pública atenent a diferents criteris climatològics i, per tant, realitzant

escenaris comprovant quina qualitat de subministrament és el que es pot aconseguir tenint en

compte la variabilitat de càrrega en el sistema d’emmagatzematge, validant si la instal·lació es

òptima. La viabilitat de l’enllumenat s’analitzarà amb dos estudis paral·lels, mitjançant un programa

de generació de micro-xarxes aïllades i un analític i combinant les dades d’estudi escollides.

7. Desenvolupament d’un estudi econòmic mitjançant diferents escenaris. Es tindrà en compte les

reglamentacions establertes i les diferents directrius a les quals el projecte es pot establir tenint en

compte les seves característiques energètiques. Amb l’objectiu de conèixer els anys d’amortització

de la instal·lació i a quines directrius és òptim establir-se.


5

2. ANÀLISI, CONCEPTUALITZACIÓ I

DESENVOLUPAMENT DEL SISTEMA

D’ENLLUMENAT PÚBLIC

SECCIÓ 1. Antecedents i evolució de la xarxa d’enllumenat públic i de les energies primàries de generació

En aquest capítol s’analitzarà l’evolució de la xarxa d’enllumenat públic i els incentius actuals per fomentar i

promoure els hàbits sostenibles. A més, s’analitzaran els dos recursos energètics que alimentaran a la

lluminària pública com son el solar i eòlic. Com a mètode de prevenció i tenint en compte que és un element

públic i que el seu ús ha de ser constant durant les hores de funcionament, s’ha optat per utilitzar dues

energies renovables per que la intermitència i aleatorietat d’aquestes fonts provinents de factors

meteorològics no afectin a l‘enllumenat públic, tenint sempre energia provinent d’algun dels dos recursos.

Tot i així, tal i com es veurà a continuació, s’han optat per altres mesures de prevenció com

l’emmagatzematge de l’energia en aquelles hores del dia on la lluminària no esta en funcionament.

En els següent apartat es mostrarà com s’han anat desenvolupant aquestes dues fonts d’energia a mesura

que els avenços tecnològics i les normatives han anat evolucionant. A més tenint en compte que les noves

polítiques energètiques aposten per la reducció de combustibles fòssils i zero emissions, es detallaran els

escenaris futurs i el nous camps d’aplicació d’aquestes fonts energètiques per l’aplicació a elements urbans i

reestructurar la ciutat.


6

2.1. Evolució i canvi de paradigma de la xarxa d’enllumenat pública

L’any 2017 la xarxa d’enllumenat públic d’Espanya va representar un consum d’electricitat de 5296 GWh/any,

que representa un 2% de l’energia total demandada. Tenint en compte que una gran part de les energies que

va abastir aquest consum no va ser de tipologia renovable, tal i com mostra la Figura 1, i sent un element

d’utilització pública, es podria incentivar la construcció d’un enllumenat públic més sostenible i iniciar els

canvis que té previstos la unió europea cap a la transició energètica . És per aquest motiu que el fons europeu

de desenvolupament regional (FEDER) [4] ha creat un programa d'ajudes per a la renovació de les

instal·lacions d'enllumenat exterior. Dóna la possibilitat de finançament a les entitats locals perquè puguin

realitzar una reconstrucció de les instal·lacions d'enllumenat exterior sota dissenys d'eficiència energètica i

sostenibilitat amb l'objectiu de reduir el seu consum d'energia final i les emissions de CO2. Aquestes

instal·lacions tenen un elevat potencial d'estalvi mitjançant la modernització dels seus lluminàries, làmpades,

equips de regulació i de forma més innovadora, amb una alimentació totalment renovable.

Figura 1. Cobertura de la demanda eléctrica peninsular l'any 2017(Font: [5])

La construcció de lluminàries autònomes alimentades per mitja d’energies renovables incorporant un nou

element sostenible a la societat i que sigui útil per tota la ciutadania podria ajudar al canvi de mentalitat i a

una disminució de la demanda energètica, a més de amb beneficiar-se de les ajudes actuals. Les lluminàries

haurien d’emmarcar-se i complir amb el reglament nacional d’instal·lacions d’energia renovable complint els

límits preestablerts. Tot i així el recolzament del fons europeu ajuda a tirar endavant els projectes innovadors.

Es per aquest motiu que es durà a terme un anàlisi funcional, físic i tècnic aprofitant tots els avantatges que

ofereix els fons europeu internacional i les noves normatives nacionals per desenvolupar un projecte que

incentiva la transició energètica i un canvi de paradigma de l’enllumenat públic actual cap a un transició de

node urbà.


7

2.2 Evolució de l’energia solar fotovoltaica en Espanya. Situació actual i

escenaris futurs

Tot i ser un dels països europeus amb més hores solars al any, Espanya, no ha aprofitat al màxim aquest

recurs. Durant els inicis de la crisi econòmica, Espanya podria haver sigut un país líder en l’ús d’energies

renovables a nivell mundial, però el marc legislatiu imposat pel govern ha anat dificultant l’accés a mercat

als petit i mitjans consumidors, a més d’aturar per complet l’autoconsum.

Després d’anys d’inactivitat de polítiques a favor de l’energia fotovoltaica i tenint en compte que el model

energètic espanyol no era l’adequat per fer possible la transició energètica, al 2017 es va optar optat per

millorar el marc regulador afavorint al creixement del sector fotovoltaic a nivell espanyol. Segons les dades

registrades per UNEF (Unió Espanyola Fotovoltaica) al 2018 és va fer notori el canvi i la potència instal·lada

va arribar als 261,7 MW, que va suposar un increment en el 94% respecte als 135 MW instal·lats al 2017.

Aquest increment va ser a causa majoritàriament a l'increment de les instal·lacions d'autoconsum, que van

suposar un 90% del total. Tot i així, la xifra, representa tan sols el 3% de la nova potència instal·lada a Europa,

que ha arribat als 8,5 GW. En la Figura 2 es mostra aquest desenvolupament anual i acumulatiu de la potència

instal·lada on es pot comprovar els pic de decadència de l‘energia en 2008. També es pot comprovar el

creixement de potència instal·lada respecte al 2016 que van ser únicament de 55 MW.

Figura 2. Potencia fotovoltaica instal·lada en Espanya. (Font: [5])

Catalunya és la comunitat amb més instal·lacions d’autoconsum fotovoltaic en Espanya amb un total de 127

i 4,1 MW de potència instal·lada al 2017. A més, Catalunya ja estava immers en un pla d’energia i canvi

climàtic amb l’objectiu de quintuplicar tant la potència eòlica com la fotovoltaica durant el període de 2012-

2020, conseqüència d’aquest augment en la utilització d’aquestes tecnologies ms renovables.


8

Les principals raons d’aquest creixement són a causa de diversos motius, entre ells a la major competitivitat

tecnològica i abaratiment de costos en un 80% en el últims 10 anys, la subhasta de renovables presentada

pel govern, els objectius marcats per la Unió Europea per fomentar aquest tipus de tecnologies, aquest

concepte ha aportat una estabilitat al marc regulador i la conscienciació sobre el desenvolupament de

l'autoconsum com a mesura d'estalvi energètic. A més, el canvi de tendència i mentalitat del govern ha donat

recolzament al sector fotovoltaics mitjançant la derogació de les càrregues i peatges a l’energia

autoconsumida.

L’UNEF ha considerat tres escenaris de desenvolupament durant el període de 2025-2030 de l’energia

fotovoltaica que dependran directament de l’evolució que pateixin els nous reglaments i regulacions de les

energies renovables [6]. En la Figura 3 es mostra la previsió de resultats en quant a potencia instal·lada,

potencia a instal·lar cada any, contribució del PIB i de creació de llocs de treball. L’Escenari A és el menys

optimista suposant un augment de la capacitat de generació anual de 250MW en quant a gran instal·lacions

i de 60 MW en les petites instal·lacions. L’escenari B duplica els valors de l’escenari A, permetent un

creixement en el sector fotovoltaic i oferint avantatges competitius podent arribar a nivells de producció com

Alemania i finalment, l’Escenari C, duplica els valors de generació de l’escenari B, multiplicant així un 1,9 el

numero de professionals treballant en el sector solar en 2025, perspectiva que nomes es podria aconseguir

si els costos d’instal·lació, els reglaments i els governs recalcessin al 100% la transició energètica.

Figura 3. Escenaris de futur de l’energia fotovoltaica i la contribució als lloc de treballs futurs i al PIB. (Font:[6])


9

2.3 Evolució de l’energia eòlica en Espanya. Situació actual i escenaris

futurs.

Espanya es un país pioner en la producció d’energia eòlica. Gràcies a les inversions mitjançant primes i la

legislació en continu desenvolupen des de l’any 2000, l’energia eòlica ha sofert un gran augment en quant a

potència instal·lada. El pla energètic de 2005 del govern incentivava l’objectiu d’arribar als 20 000 MW de

producció eòlica i tenia el propòsit de cobrir en un 30% la demanada energètica amb energies renovables.

Tal i com es pot comprovar a la Figura 4, a finals de 2016, la potència eòlica acumulada era de 23 026 MW

cobrint el 18% de la demanda elèctrica. Amb 23 484 MW de potència acumulada, l’energia eòlica a estat la

segona font de generació elèctrica a Espanya al 2018, cobrint un 19% la demanda elèctrica espanyola.

Després de la Xina, els Estats Units, Alemanya i l’Índia, Espanya és el cinquè país del mon per potència eòlica

instal·lada actualment. Això es degut al desenvolupament d’un marc regulador estable, un coneixement

ampli dels recursos, millores en els aparells de mesura i per tant en la tecnologia de captació de dades.

Figura 4. Evolució anual i acumulada de la potència eòlica instal·lada en Espanya. (Font: [7])

Actualment, hi ha 1123 parc eòlics en 807 municipis espanyols amb un total de 20.306 aerogeneradors

instal·lats. Castella i Lleó és la comunitat autònoma que més parc eòlics té en tot el país, concretament 241,

que conforma un 22,38% del total, a més de ser la comunitat autònoma que més energia eòlica produeix

(12.274 GWh l'any passat). Galicia té en actiu 161 parc eòlics i Andalusia 153 segons un informe sobre la

potència, generació i preus de l'Associació Empresarial Eòlica (AEE).


10

L’energia eòlica serà l’energia clau durant els pròxims cinc anys i permetrà als països europeus avançar en els

procés de descarbonització de l’economia i continuar amb la transició energètica aconseguint els objectius

marcats per la Unió Europea en front les energies renovables l’any 2030. Si l’evolució d’aquesta font

renovable segueix el transcurs actual, la capacitat instal·lada europea creixerà aproximadament 17,4 GW al

any durant 2019 i 2022 gracies al desenvolupament de parcs eòlics, de la mini eòlica utilitzada en petits

habitatges o com a elements de pública concurrència gràcies al canvi de mentalitat de les ciutats europees.

Fabricar aerogeneradors cada vegada més grans és una de les claus per a aquest creixement. En el cas de la

tecnologia “onshore”, s’estan utilitzant màquines del rang 4-5 MW. Pel que fa a la tecnologia “offshore” ja

s'estan instal·lant turbines de 8 MW.

AEE considera que la tecnologia eòlica en Espanya esta preparada per desenvolupar-se amb èxit i un dels

reptes immediats és posar en marxa abans de març de 2020 la potència eòlica de les tres subhastes

celebrades al 2016 i 2017. La instal·lació d’aquesta potència tindrà un efecte positiu per Espanya creant llocs

de treball, fent possible la reducció de les emissions dels gasos d’efecte hivernacle, el desenvolupament social

i econòmic de les zones on s’instal·lin nous parc eòlics.... S’estima que amb aquestes subvencions durant

2019 es connectaran mes de 3000 MW de potència eòlica. Tenint en compte que actualment la industria

eòlica exporta 2391 milions d’euros i crea 22578 llocs de treball, aquets valor es veuran incrementats si

aquestes actuacions es realitzen amb èxit.


11

SECCIÓ 2. Anàlisi i compliment legislatiu

2.4 Marc legislatiu aplicable

El marc legislatiu que engloba aquest sistema està format per dos blocs diferenciats: un àrea referent a la

generació d’energia mitjançant energies renovables i una secció destinada a tota la normativa exclusiva de

l’enllumenat exterior i les seves característiques luminotècniques i de contaminació lumínica. En el següent

apartat es farà menció de cadascuna de les lleis, directrius i normatives que conformen aquestes dues àrees.

A més, en aquest capítol s’exposaran cadascuna d’elles per comprovar el compliment i actuació.

LLEIS DEL SECTOR ELÈCTRIC. GENERACIÓ AMB ENERGIES RENOVABLES

Llei del sector elèctric 24/2013 del 26 de desembre on es regula el sector elèctric amb la finalitat de

garantir el subministrament d’energia elèctrica tenint en compte la gestió i totes les activitats

destinades a la generació, transport i comercialització així com la retribucions energètiques [8]. A

més, analitza el regim de les activitats i els diferents registres administratius de les diferents

modalitats de subministrament.

Real Decret 413/2014 del 6 de Juny que regula les activitats de producció d’energia elèctrica a partir

de fonts renovables, cogeneració i residus [9].

Real Decret 900/2015 del 9 d’Octubre que regula les condicions administratives, tècniques i

econòmiques de les modalitats de subministrament d'energia elèctrica amb autoconsum i de

producció amb autoconsum [10].

Real Decret 352/2001 del 18 de Desembre que regula el procediment administratiu aplicable a

instal·lacions d’energia solar fotovoltaica connectades a la xarxa pública [11].

Real Decret 891/1980 del 14 d’abril d’homologació de panells solars [12].

Real Decret 174/2002 de l’11 de Juny que regula la implantació d’energia eòlica en Catalunya

exposant el mapa d’implantació ambiental d’energia eòlica i definit les zones delimitades tenint en

compte quines d’elles poden tenir una intervenció d’infraestructures eòliques [13]. El mapa

d’implantació d’energia eòlica es troba a l’Annex I.

Real Decret 147/2009 del 22 de setembre que regula els procediments administratius aplicables per

a la implantació de parcs eòlics i instal·lacions fotovoltaiques a Catalunya [14]. L’article 4 mostra les

zones de desenvolupament prioritàries, és a dir, les àrees geogràfiques possible d’implantació de

l’energia eòlica tenint en compte la capacitat de recurs eòlic disponible.


12

Real Decret 244/2019 del 5 d’Abril pel qual es regulen les condicions administratives, tècniques i

econòmiques de l’autoconsum d’energia elèctrica. El nou reglament exclou del seu àmbit d’aplicació

les instal·lacions aïllades de xarxa. Tot i així, aposta per un nou regim retributiu que anomena

mecanismes de compensació per retribuir els dèficits i superàvits dels consumidors acollits al

autoconsum amb excedents connectats a xarxa [15].

Reial Decret 216/2014 que estableix la metodologia de càlcul dels preus voluntaris pel petit

consumidor d’energia elèctrica i el seu règim de contractació [16].

Plec de Condicions Tècniques d’Instal·lacions aïllades de xarxa IDAE de febrer de 2009 que regula les

bases del disseny, components, materials i el dimensionament d’un sistema utilitzat energia solar

fotovoltaica [17].

Plec de Condicions Tècniques d’Instal·lacions connectades xarxa IDAE del juny de 2011 que regula

les bases del disseny, components, materials i el dimensionament d’un sistema utilitzat energia solar

fotovoltaica [18].

ENLLUMENAT EXTERIOR

Llei 6/2001 de l’enllumenat públic de Catalunya del 31 de maig d’Ordenació ambiental de

l’enllumenat per a la protecció del medi nocturn [19]. D’acord amb el que estableix a l’article 5, a

Catalunya es consideren quatre zones en funció de la seva protecció a la contaminació lluminosa. El

mapa de zonificació de Barcelona es troba en l’Annex II.

Real Decret 190/2015 del 25 d’Agost que desenvolupa la Llei 6/2001 d’ordenació ambiental de

l’enllumenat per a la protecció del medi nocturn [20]. A més, exposa les característiques dels

aparells lumínics, els diferents manteniments i accionaments i la política d’execució dels mateixos.

Real Decret 1890/2008 del 14 de Desembre que aprova el Reglament d’eficiència energètica en

instal·lacions d’enllumenat exterior i les Instruccions tècniques complementàries EA-01 a EA-07 i els

seus annexos [21].

Reial decret 842/2002 del 2 d’Agost pel qual s’aprova el vigent reglament electrotècnic per a baixa

tensió i les seves instruccions tècniques complementàries (ITC) que van des de la ITC-BT-01 fins la

ITC-BT-51 [22].

El Reglament Electrotècnic de Baixa Tensió [23]. La ITC-BT-09 fa referencia a les instal·lacions

d’enllumenat exterior tenint en compte la seva estructura elèctrica, dimensionament i les

característiques de la lluminària.

L’Ordre MAH/566/2009 de l’11 de Desembre que regula i constitueix la comissió de prevenció de la

contaminació lluminosa [24].


13

2.5 Marc regulador. Instal·lacions amb generació energètica a partir

d’energies renovables.

Per dimensionar la lluminària pública autònoma és necessari poder emmarcar-la en l’àmbit regulador

nacional. D’aquesta manera les diferents normatives i legislacions marcaran límits energètics, d’implantació

i de pèrdues de la instal·lació que no hauran de ser superats alhora de desenvolupar el sistema. A més,

s’establiran nous règims retributius per a instal·lacions que únicament utilitzin energies renovables com a

fonts principals.

Tenint en compte que la lluminària de disseny és completament autònoma i utilitza com a font energètica

l’energia eòlica i solar i no adquireix energia de la xarxa pública, s’utilitzaran tots els plecs de condicions que

emmarquin la instal·lació com aïllada de xarxa. Tot i així, s’ha de tenir en compte les normatives

desenvolupades en la actualitat, i comprovar si és viable econòmicament i que suposa més òptim pel propi

productor, ja que la venta d’excedents energètics pot suposar un ingrés per la instal·lació. Per aquest motiu,

el projecte s’emmarcarà dintre de les normatives aïllades de xarxa però es tindran en compte aquelles

legislacions de nova incorporació per trobar un benefici econòmic mes enllà de l’estalvi energètic.

Com a subjectes d’una instal·lació elèctrica és poden realitzar diferent activitats destinades al

subministrament d’energia. L’activitat principal i única que realitza el sistema de disseny serà el de producció

energètica i per tant, aquest subjecte està emmarcat a l’Article 6.1a de la Llei del Sector Elèctric 24/2013: “Els

productors d'energia elèctrica són aquelles persones físiques o jurídiques que tenen la funció de generar

energia elèctrica, així com les de construir, operar i mantenir les instal·lacions de producció”. Tot i ser la

principal activitat que realitzarà el sistema, es pot definir el subjecte consumidor tal i com s’exposa a l’Article

6.1g, “Els consumidors són les persones físiques o jurídiques que adquireixen l'energia per al seu propi

consum”. Hi ha modalitats d’autoconsum que consideren com a subjecte únicament el consumidor i tot i no

ser el cas d’estudi, es podria donar el cas de comprovar si amb aquestes modalitats l’estalvi i el guany

econòmic s’incrementa o empitjora el guany de d’instal·lació.

La Llei de sector elèctric 24/2013 [8] defineix en l’Article 9 dues modalitats d’autoconsum. La primera d’elles

és una modalitat sense excedents energètic on només existeix un subjecte que es el consumidor tal i com

s’ha mencionat amb anterioritat. La segona és una modalitat excedentària on, a més d’autoconsumir,

s’injecten excedents energètics a la xarxa de transport i distribució.

Aquestes dues modalitats han anat evolucionant i patint canvis per beneficiar al propi productor d’energia.

Aquestes variacions s’han posat en comú al Real Decret 244/2019 que s’exposarà a continuació, una vegada

s’hagin establert les categories del sistema de disseny.


14

La Llei de sector elèctric 24/2013 [8] defineix en l’Article 9 que “Les instal·lacions de producció no superiors a

100 kW de potència associades a modalitats de subministrament amb autoconsum amb excedents estaran

exemptes de l'obligació d'inscripció en el registre administratiu d'instal·lacions de producció d'energia

elèctrica. No obstant això, les Comunitats Autònomes i les Ciutats Autònomes de Ceuta i Melilla podran donar

d'alta, d'ofici, aquestes instal·lacions en els seus respectius registres administratius d'autoconsum.” Tot i així,

“Per a aquells subjectes consumidors connectats a baixa tensió, en els quals la instal·lació generadora sigui

de baixa tensió i la potència instal·lada de generació sigui menor de 100 kW que realitzin autoconsum, la

inscripció es durà a terme d'ofici per les Comunitats Autònomes i Ciutats de Ceuta i Melilla en els seus

respectius registres a partir de la informació remesa a les mateixes en virtut del Reglament Electrotècnic de

Baixa Tensió”

Per tant, depenent de la implantació de l’actiu o sistema energètic, serà càrrec de la pròpia comunitat

autònoma del registre administratiu de la instal·lació.

EL Real Decret 413/2014 regula la producció d’energia elèctrica a partir de fonts d’energia renovables i

classifica, segons l’energia renovable utilitzada, diferents categories de producció. Segons l’article 2 [9]

classifica la instal·lació d’estudi com a Categoria B que són les instal·lacions que utilitzin com a energia

primària alguna de les energies renovables no fòssils, i l’emmarca en dos subgrups:

Subgrup b.1.1. Instal·lacions que únicament utilitzin la radiació solar com energia primària

mitjançant la tecnologia fotovoltaica.

Subgrup b.2.1. Instal·lacions eòliques ubicades a la superfície terrestre.

Es podria considerar que el sistema és una combinació d’energies hibrides ja que esta conformat per dues

fonts que generen de forma independent per un objectiu comú, però l’article 4 del Real Decret 413/2014

anomena a “Instal·lacions hibrides” a aquelles que incorporin com a combustible principal biomassa

procedents de diferents activitats com poden ser agrícoles o aprofitaments forestals i, aquelles que utilitzin

l’energia eòlica juntament amb un combustible biolíquid. Per tant cap de les categories uneix les dues

energies utilitzades.

A causa de la intermitència del sol i del vent, es considera que aquestes dues energies no podrien ser

complementaries ja que cap d’elles dona una estabilitat completa a sistema i per tant, l’energia minvaria en

alguns hores del dia. Per aquest motiu existeixen tecnologies d’emmagatzematge que regulen l’activitat

energètica per abastir la càrrega en aquells moments del dia on no es suficient l’energia generada. Aquests

elements estan reglamentats en el nou Real Decret d’autoconsum que s’esmentarà a continuació.


15

El Real Decret 900/2015 [10] regulava les condicions econòmiques d’aplicació a les modalitats d’autoconsum

definides en La llei del sector elèctric 24/2013 mencionades anteriorment, però l'evolució tecnològica i

comercial de les energies renovables en l'actualitat està permetent la reducció dels seus costos d'inversió i

per tant, el desenvolupament de noves normatives d’aplicació. Es vol avançar cap a un sistema de generació

distribuïda mitjançant nous mecanismes de venta excedents i autoconsum i potenciar la producció individual

d'energia en instal·lacions que requereixen molt poca energia. Es per aquest motiu, que tot i mantenint molts

dels articles del Real Decret 900/2015, esta en vigència el nou Real Decret 244/2019, on s’estableixen les

modalitats d’autoconsum anteriors introduint més categories.

Mencionar que l’article 2 de Real Decret 244/2019 exceptua l’aplicació del decret a les instal·lacions aïllades

i per tant la lluminària de disseny no estaria en l’àmbit d’aplicació de la mateixa. Tot i així, com s’ha esmentat

abans i simplement de forma comparativa a nivell econòmic, es tindrà en compte per veure les possibilitats

i avantatges que generaria a la instal·lació dissenyada.

Els principals canvis del Real Decret d’autoconsum i que influeixen de forma directa sobre el sistema a

desenvolupar ja que reformen l’article 9 de la Llei del Sector Elèctric 24/2013, és la nova definició de les

modalitats d'autoconsum, reduint-les nomes a dues variants (Article 4).

La primera es la d’autoconsum sense excedents que correspondria a l’article 9.1a de la Llei del Sector

Elèctric 24/2013, on no es permet l’abocament d'energia a la xarxa i obliga a la implantació d’un

mecanismes antivertit energètic que impedeixi la injecció d’energia excedentària a la xarxa. Per tant,

existirà un únic subjecte de la instal·lació i serà consumidor, subjecte mostrat en l’article 6 de la Llei

24/2013. A més, s'eximeix a les instal·lacions d'autoconsum sense excedents, on el consumidor

associat ja disposi de permís d'accés i connexió per a consum, de la necessitat de l'obtenció dels

permisos d'accés i connexió de les instal·lacions de generació (Article 7 i)

La segona modalitat es l’anomenada autoconsum amb excedents que equivaldria a la modalitat 9.1b

de la Llei del Sector elèctric 24/2013, en el qual sí que es poden realitzar abocaments a les xarxes de

distribució i transport.

Aquesta modalitat es divideix en dues categories. La primera fa referencia a la modalitat amb

excedents acollida a compensació. Si es compleixen les condicions de treball amb una font d’energia

primària renovable, la potència de la instal·lació es menor a 100kW, amb un únic contracte de

subministrament per a consum i serveis auxiliars, i l’autoconsumidor s’ha subscrit en un contracte

de compensació d'excedents, es podrà fer ús d’aquesta modalitat. Si no, s’acolliran a la modalitat

d’excedents no acollida a compensació.

En les modalitats d'autoconsum amb excedents, les instal·lacions de producció de potència igual o

inferior a 15 kW que se situïn en sòl urbanitzat estaran exemptes d'obtenir permisos d'accés i

connexió. (Article 7b ii).


16

A més tal i com exposa l’article 5 de Reals Decret 244/2019, “Podran instal·lar-se elements

d'emmagatzematge en les instal·lacions d'autoconsum quan disposin de les proteccions establertes en la

normativa de seguretat i qualitat industrial que els sigui aplicable. Els elements d'emmagatzematge es

trobaran instal·lats de tal formen que comparteixin equip de mesura que registri la generació neta, equip

de mesura en el punt davantera o equip de mesura del consumidor associat”. D’aquesta manera s’elimina

la problemàtica per la inestabilitat d’unir dues energies renovables que estan exposades a la seva

intermitència constant.

S’ha de tenir en compte que els consumidors acollits a qualsevol modalitat exposada “Hauran de disposar

d’un equip de mesura bidireccional en el punt frontera. (Article 10). Els equips de mesura tindran capacitat

de resolució horària (Article 11)” A més, una de les premisses que haurà de complir qualsevol

productor/consumidor acollit a l’àmbit d’aplicació d’aquest Reial Decret: “Resultaran d'aplicació els peatges

d'accés a les xarxes de transport i distribució i càrrecs del sistema elèctric” tal i com exposa l’Article 13.3.

La forma de retribució variarà en funció de la modalitat acollida. S'habilita el fet que reglamentàriament es

puguin desenvolupar mecanismes de compensació entre el dèficit i el superàvit dels consumidors acollits a

l'autoconsum amb excedents per a instal·lacions de fins a 100 kW., aquesta retribució rep el món de

mecanisme de compensació simplificada.

Les modalitats que es podran acollir a aquest mecanisme són aquelles que hagin estipulat un contracte de

compensació d'excedents, per a així compensar els dèficits dels seus consums i la totalitat dels excedents de

les seves instal·lacions de generació.

En el cas que es disposi d'un contracte de subministrament amb una comercialitzadora lliure

“L'energia horària consumida de la xarxa serà valorada al preu horari acordat entre les parts i

l’energia horària excedentària, serà valorada al preu horari acordat entre les parts” (Article 14.3 i).

Tot i així, es pot disposar d'un contracte de subministrament al preu voluntari per al petit

consumidor amb una comercialitzadora de referència i en aquest cas “L'energia horària consumida

de la xarxa serà valorada al cost horari d'energia del preu voluntari per al petit consumidor en cada

hora, TCUh” (Article 14.3 iia). El preu voluntari per al petit consumidor estaran composts per un

terme de potència, un terme d'energia del peatge d'accés, un terme corresponent al cost horari de

l'energia i, si escau, un terme de l'energia reactiva, preu definit en l'article 7 del Reial decret

216/2014 [16]. L'energia horària excedentària, serà valorada al “Preu mig horari, Pmh, preu de

mercat diari i intradiari menys el cost dels desviaments CDSVh (Article 14.3 iib). El valor de preu de

mercat que s’obté a partir dels resultats del mercat diari i intradiari en l'hora h, definits en els articles

10 i 11 respectivament del Reial decret 216/2014 [16]. Tots aquests terme seran més detallats alhora

de realitzar l’anàlisi de viabilitat econòmica a l’apartat 5.5 (pàg 195).


17

Si la modalitat acollida és la d’autoconsum sense excedents també podran acollir-se, de forma voluntària, a

aquest mecanisme. En aquest cas no serà necessària l'existència de contracte de compensació d'excedents,

al no existir productor.

Una de les premisses de major importància en aquest Reial Decret 244/2019 és que “El valor econòmic de

l'energia horària excedentària no podrà ser superior al valor econòmic de l'energia horària consumida de

la xarxa en el període de facturació, el qual no podrà ser superior a un mes. Així mateix, en el cas que els

consumidors i productors associats optin per acollir-se a aquest mecanisme de compensació, el productor

no podrà participar d'un altre mecanisme de venda d'energia”. D’aquesta forma, el límit d’energia

excedentària que es podrà vendre, vindrà imposat pel valor monetari de la consumida de xarxa.

Tot i que la legislació regula el dimensionament d’instal·lacions amb energies renovables s’ha de tenir en

compte les normatives que administren cadascuna de les energies d’estudi.

En el cas de l’energia eòlica s’ha de tenir en compte el Reial Decret 174/2002, ja que regula la implantació

d’aquesta energia depenent de la zona on es vulgui realitzar l’actiu energètic. Aquesta regulació s’ha dut a

terme mitjançant el “Mapa d’implantació ambient de l’energia eòlica en Catalunya” que com s’ha esmentat

amb anterioritat es pot trobar en l’Annex I del projecte.

Les diferents zones es classifiquen segons l’impacte ambiental que tingui la instal·lació enfront algun

patrimoni natural proper. Les tres zones que es delimiten son les següents:

La Zona Compatible és una zona viable i apte per a la implantació d’un actiu energètic eòlic pel que

fa a la protecció i manteniment del patrimoni naturals.

La Zona d’implantació condicionada no es considerada suficient adequada ja que existeixen valors

naturals que s’han de preservar. Es per aquest motiu que s’exigeix un anàlisi d’impacte ambiental

per qualsevol projecte que es vulgui desenvolupar en aquesta zona. En el projecte de viabilitat s’han

d’exposar mesures correctives o de manteniment per preservar l’espai natural, d’aquesta manera es

podrà realitzar la instal·lació si les mesures són acceptades per la comunitat autònoma de Catalunya.

La Zona Incompatible és considerada no apta ni adequada per la implantació de parc eòlics o

instal·lacions de mini eòlica on la presencia d’elements naturals patrimonials o de protecció puguin

ser malmesos.


18

El Reial Decret 147/2009 i més concretament el seu article 4, descriu les Zones Compatibles i Zones

d’implantació condicionada com a ZDP, és a dir, Zones de Desenvolupament Prioritari, que són aquelles que

reuneixen un recurs eòlic suficient, una capacitat i punt d’evacuació de l’energia produïda, viabilitat

urbanística, viabilitat paisatgística i viabilitat ambiental.

Seguint les bases de l’energia eòlica, el Reial Decret 147/2009 al seu Article 9 descriu les petites instal·lacions

eòliques i exposa que “En les zones que no formin part d'una Zona de Desenvolupament Prioritari i que el

Mapa d'implantació ambiental de l'energia eòlica a Catalunya contempla com a zona compatible o com a

zona d'implantació condicionada, es podran presentar projectes d'aprofitament de l'energia eòlica que com

a màxim estiguin constituïts per 5 aerogeneradors i una potència màxima de 10 MW i ES situïn a una distància

mínima de 2 quilòmetres d'un altre parc eòlic. Aquestes instal·lacions han de ser autoritzades per l'òrgan

competent en matèria d'energia”

En el cas de l’energia solar fotovoltaica s’estableixen diferents reglaments que exposen les normes del

procediment administratiu que han de seguir les instal·lacions fotovoltaiques connectades a xarxa. També

s’encarregaren d’homologar els panells fotovoltaics, però les directrius que tenen una rellevància major en

aquest àmbit son els plecs de condicions per instal·lacions fotovoltaiques connectades i aïllades de xarxa [17]

[18]. Aquests reglaments son descrits per IDAE (Institut per la Diversificació i Estalvi d’Energia) i CENSOLAR i

defineixen els elements constructius pels quals ha d’estar creada una instal·lació fotovoltaica, a més

descriuen taules de disseny exposant el màxim nivell d’orientació, inclinació i ombres que poden sustentar,

necessàries per fer estudis de pèrdues de la instal·lació de disseny. En la Figura 5 i la Figura 6 es poden

comprovar aquests nivells en funció del percentatge de pèrdues.

Figura 5. Límit de pèrdues en instal·lacions fotovoltaiques aïllades de xarxa. (Font: [17])

Figura 6. Límit de pèrdues en instal·lacions fotovoltaiques connectades a xarxa. (Font: [18])


19

Pels casos definits en la Figura 6 es considera que existeix superposició quan la col·locació dels captadors es

realitza fora de l‘evolvent a l’edifici mes proper i que existeix integració arquitectònica quan els mòduls

compleixen una doble funció energètica i arquitectònica, i a més, substitueixen elements constructius

convencionals.

2.6 Marc regulador. Instal·lacions d’enllumenat públic

Les instal·lacions d’enllumenat públic han de complir les directrius indicades al Reial Decret 6/22001. Aquesta

llei té l’objectiu de regular les instal·lacions d’enllumenat exterior tenint en compte la preservació dels

ecosistemes naturals, promovent l’eficiència energètica dels enllumenats i prevenint la contaminació

lumínica de l’entorn. El desenvolupament d’aquest Reial Decret està descrit en el Reial Decret 190/2015.

Aquest document, a més de regular les instal·lacions d’enllumenat públic, “és una eina per minimitzar la

contaminació lumínica, vetllar per la preservació de l'entorn, evitar consums energètics innecessaris i

promoure tecnologies més eficients, per avançar cap a un model català de consum d'energia que sigui

sostenible i contribueixi al objectiu europeu de descarbonització de l'economia, d'acord amb els objectius del

Pla de l'energia i canvi climàtic de Catalunya 2012-2020”.

2.6.1 Ordenació i zonificació de contaminació lumínica per la protecció del medi nocturn

Pel que fa al territori de Catalunya, el Reial Decret 190/2015 divideix el mapa en quatre zones de protecció

depenent de la vulnerabilitat del medi nocturn, en funció de la contaminació lumínica tal i com exposa

l’Article 5:

Les Zones E1 contemplen les àrees de màxima protecció envers la contaminació lumínica com són

les platges i les costes i aquelles que el departament autonòmic consideri de protecció màxima.

Les Zones E2 fan referencia a les àrees amb una alta protecció de la contaminació lumínica com són

les àrees no urbanitzables.

Les Zones E3 tenen una protecció moderada enfront la contaminació lumínica. Son aquelles àrees

que poden ser urbanitzables. També es classifiquin com a Zones E3 els espais d’ús intensiu durant el

dia i la nit per la alta mobilitat de persones o per la seva elevada activitat comercial on el sòl no és

urbanitzable.

Les Zones E4, amb protecció menor de la contaminació lumínica, són les àrees de sòl urbà d’ús

intensiu durant la nit per l’alta mobilitat de les persones i la seva elevada activitat comercial. A més,

no es poden classificar com a zona 4 els espais que estan a menys de 2 km d’una zona E1.

El “Mapa de la protecció enfront a la contaminació lumínica en Catalunya” reflexa les zones previstes en

l’Article 5 i es pot trobar en l’Annex II del projecte.


20

A més els aparells d’enllumenat públic per no sobrepassar els nivells de contaminació lumínica han d’estar

subjectes als límits que marquen els Annexos de Reial Decret 190/2015. Aquests límits van en funció de la

zona de protecció marcades per l’article 5 i en funció de l’horari d’ús tal i com exposa la Figura 7.

Figura 7. Tipologies de lluminàries a utilitzar en funció de la zona de protecció envers la contaminació lumínica i l'horari

d'utilització. (Font: [20])

Els horaris d’utilització poden ser de tres tipologies que s’esmentaran a continuació:

Tipus I. “Llums que tinguin menys del 2% de radiància per sota dels 440 nm, dins del rang de longituds

d'ona comprès entre 280 i 780 nm. En el cas de LED, han de tenir menys de l'1% per sota dels 500 nm

i longitud d'ona predominant per sobre dels 585 nm.”

Tipus II. “Llums que tinguin menys del 5% de radiància per sota dels 440 nm, dins del rang de

longituds d'ona comprès entre 280 i 780 nm. En el cas de LED, han de tenir menys del 15% per sota

dels 500 nm.”

Tipus III. “Llums que tinguin menys del 15% de radiància per sota dels 440 nm, dins del rang de

longituds d'ona comprès entre 280 i 780 nm.”

A mes de complir els nivells estàndard de radiància, han de complir els requisits que estableix la normativa

d’eficiència energètica i els percentatges de flux que marquen els annexos de la normativa.

Figura 8. Percentatge de flux lluminós màxim en funció de la zona de protecció envers la contaminació lumínica i

l'horari d'utilització. (Font: [20])


21

2.6.2 Conceptes i característiques luminotècniques

A continuació es redactaran sis conceptes bàsics de magnitud fotomètriques per tenir en consideració alhora

d’entendre el marc regulador d’eficiència energètica de les instal·lacions d’enllumenat públic , ja que el

vocabulari utilitzat és molt tècnic i els conceptes s’han de tenir clars per analitzar que s’està descrivint en tot

moment.

Flux lluminós (𝝓): Segons el Real Decret 1890/2008 “Potència emesa per una font lluminosa en forma de

radiació visible i avaluada segons la seva capacitat de produir sensació lluminosa, tenint en compte la variació

de la sensibilitat de l'ull amb la longitud d'ona”. De forma més senzilla es podria definir com la quantitat

d’energia lluminosa emesa per segon per una font de llum en totes les direccions. La seva unitat és el lumen

(lm).

Eficàcia lluminosa (I): Es la relació entre el flux lluminós i la potència elèctrica absorbida per la lluminària . La

unitat es el (lm/W).

휀 =𝜙

𝑃

(Eq. 1)

Iluminància (E): Indica la quantitat de llum que arriba a una superfície i es defineix com el flux lluminós rebut

per una unitat de superfície. La unitat es el lux (lm/m2) que és la iluminància d’una superfície d’un metre

quadrat que rep el flux lluminós d’un lumen.

𝐸 =𝑑𝜙

𝑑𝑆 𝐸 =

𝜙

𝑆

(Eq. 2)

Luminància (L): És una mesura de la llum que arriba als ulls procedent dels objectes i és la responsable

d'excitar la retina provocant la visió. Es pot definir, doncs, com la porció d'intensitat lluminosa per unitat de

superfície que és reflectida per la calçada en direcció a l'ull. La seva unitat és la candela per metre quadrat

(cd/m2).

Coeficients d’uniformitat (U): Son criteris de qualitat de la il·luminació en la via. Mitjançant el coeficient

global d’uniformitat (Uo) i el coeficient longitudinal d’uniformitat (UL) s’analitza el rendiment visual.

𝑈𝑜 =𝐿𝑚𝑖𝑛

𝐿𝑚 𝑈𝐿 =

𝐿𝑚𝑖𝑛

𝐿𝑚𝑎𝑥

(Eq. 3)

Enlluernament: Es una sensació molesta que dificulta la visió podent, en casos extrems, arribar a provocar

ceguesa transitòria. L’enllumenat públic és el causant d’aquest efecte relaxant la seva lluminositat a la via.


22

2.6.3 Corbes fotomètriques o de distribució lluminosa

Les corbes fotomètriques són la representació gràfica del comportament de la llum, representen la forma i

direcció de la distribució lumínica emesa per una lluminària a una superfície. A més, mostren diferents

característiques relacionades amb la naturalesa de la font, el tipus de reflector, l'òptica o el disseny de les

lluminàries.

2.6.3.1 Diagrama POLAR

Hi ha diagrames que es representen amb un sistema de coordenades C-γ on C, correspon al pla vertical, i γ,

a la inclinació respecte a l'eix vertical. Aquestes gràfiques s’anomenen gràfiques polars. Per a cada parella de

valors de C i γ s'obté un valor de la intensitat normalitzat per un llum de flux 1000lm (representen els angles).

Figura 9. Matriu d’intensitats lluminoses. (Font:[25]) Figura 10. Corbes polars. (Font:[25])

Tot i que les corbes de distribució lluminosa o polars són eines molt útils, presenten el gran inconvenient que

només donen informació del que passa en uns pocs plànols meridionals (per a alguns valors de C) i no se sap

del cert què passa a la resta. Es per aquest motiu que van aparèixer les gràfiques isocandeles i les isolux que

es mencionaran continuació i son les utilitzades en aquets projecte.

2.6.3.2 Diagrama ISOCANDELA

Les corbes isocandela representen, mitjançant corbes de nivell, els punts que tenen la mateixa intensitat

lluminosa [26]. Es representa la lluminària al centre d'una esfera, i sobre la superfície de l'esfera s'uneixen els

punts d'igual intensitat lluminosa per a crear les corbes. Aquests diagrames, igual que els diagrames Isolux,

que s’explicaran a continuació, mostren els valors de la intensitat en candeles per cada 1000 lúmens de flux

lluminós.


23

Figura 11. Representació d’una corba isocandela. (Font:[25] i [26])

2.6.3.3 Diagrama ISOLUX

Les corbes Isolux representen els punts de la superfície que tenen la mateixa iluminancia. A diferència dels

diagrames polars i isocandelas, que s’obtenien a partir de característiques de la font lluminosa, flux o

intensitat lluminosa i donaven informació sobre la forma i magnitud de l'emissió lluminosa d'aquest.

El valor de la corba Isolux s’indica en forma de percentatge, on el valor percentual va del 0% al 100%. Els

valors representats en l’eix de coordenades i abisses fan referencia a distàncies respecte l’altura de a

luminària . De forma habitual, les corbes Isolux s’expressen en valors absoluts definits per una lluminària de

1000l i a una altura de muntatge d’1m.

Aquesta tipologia de corba serà la utilitzada per realitzar el mètode del nous punts que s’explicarà a

continuació. Els diagrames depenen exclusivament del fabricant i de la tipologia de lluminària utilitzada, és

per això que en catàleg del fabricat apareixerà la lluminària amb els seus diagrames específics.

Figura 12. Digrama ISOLUX. (Font:[25] i [26])


24

2.6.4 Disposició de les lluminàries en les vies publiques

En el disseny d’una instal·lació d’enllumenat públic exterior hi ha diversos factors a tenir en compte alhora

de la seva implementació que pot determinar el grau d’eficiència i la utilitat de la instal·lació amb el medi

ambient. Un dels elements de major importància és la distribució de les lluminàries ja que pot ser un factor

determinant per poder aconseguir una uniformitat en la il·luminació. Mantenir una intensitat homogènia en

l’espai és important per visualitzar correctament els obstacles que hi hagi en l’entorn.

Disposició UNILATERLAL: Consisteix en situar totes les lluminàries al llarg de la via en el mateix costat

de la calçada.

Disposició PORTELL: Consisteix en situar les lluminàries en els dos costat de la via de forma alternada.

Aquesta tipologia ofereix al carrer una uniformitat de luminància, ja que en els dos costats intervé

el mateix flux lluminós.

Disposició ADOSSADA : Consisteix en situar les lluminàries en els dos costat de la via en una situació

frontal.

Disposició SUSPENSIÓ TRANSVERSAL: Consisteix en situar les lluminàries en el centre de la via sobre

un mateix eix. Aquests tipologia de distribució s’utilitza en vies estretes on hi ha edificis que

s’encarreguen de suspendre a aquestes lluminàries en cables encastats a les façanes dels mateixos.

Figura 13. Disposició de les lluminàries en la via pública. (Font: [27])

Depenent de l’altura de les lluminàries i l’amplada de la via on es vulguin instaurar es tindran quatre tipologies

de relacions diferents:

Figura 14. Disposició de les lluminàries en la via pública i la relació entre l’amplada de la via i l’altura de la

lluminària . (Font: [27])


25

2.7 Eficiència energètica de les instal·lacions d’enllumenat públic

Amb l’objectiu d’aconseguir una eficiència energètica adequada en les instal·lacions d’enllumenat públic

s’hauran de complir les Instruccions Tècniques Complementaries marcades en l’article 4 del Reial Decret

1890/2008. Es considera que totes les lluminàries que s'instal·lin en l’enllumenat exterior han de ser de classe

d'eficiència energètica A, A+ o A++ tal i com exposa l’Annex 1 del Real Decret 1890/2008

2.7.1 Criteris de càlcul de l’eficiència energètica de la instal·lació . Instruccions tècniques

complementaries en instal·lacions d’enllumenat exterior

Les Instruccions tècniques complementaries tenen com a finalitat descriure de forma detallada la realització

i implantació de l’enllumenat exterior per obtenir uns resultats que es mantinguin dintre els límits

preestablerts de la Unió Europea en quant a eficiència energètica.

Per aquest motiu, abans de dimensionar qualsevol instal·lació d’enllumenat exterior s’han de comprovar que

es compleixen de forma estricta aquests requisits. Els valors límits es troben en diferents taules que proposen

les directrius i depenent de les característiques de l’actiu es faran us d’unes o d’altres. Es per aquest motiu

que en aquest treball nomes s’exposaran aquelles que seran d’us exclusiu pel projecte dissenyat i s’exposaran

els càlculs a realitzar per aconseguir els valors desitjats.

Les ITC-EA utilitzades pel càlcul de l’eficiència energètica de la instal·lació seran les següents:

ITC-EA-01 “Eficiència energètica”

ITC-EA-02 “Nivells d’il·luminació”

ITC-EA-04 “ Resplendor lluminós nocturn i llum intrusa o molesta”

ITC-EA-06 ”Manteniment de l’eficiència energètica de les instal·lacions”

Segons la ITC-EA-01 es defineix l’eficiència energètica com “La relació entre el producte de la superfície

il·luminada per la luminància mitja en servei de la instal·lació entre la potència activa total instal·lada” La

fórmula que descriu aquesta definició es la següent:

휀 =𝑆 · 𝐸𝑚

𝑃 [

𝑚2 · 𝑙𝑢𝑥

𝑊]

(Eq. 4)

On:

ε : Eficiència energètica (m2·lux/W)

P : Potència activa total instal·lada (W)

S : Superfície il·luminada (m2)

Em: Luminància mitja en servei de la instal·lació (lux)


26

A més, defineix dos conceptes bàsics per la comprensió de les següents ITC.

Factor de manteniment (fm): “És la relació entre els valors de luminància que es pretén mantenir al llarg de

la vida de la instal·lació d’enllumenat i els valors inicials”. El valor d’aquest concepte esta desenvolupat a la

ITC-EA-06. El valor d’aquest factor serà sempre menor a la unitat i interessa que resulti el mes elevat possible

per evitar que el nivell de luminància davalli al llarg dels anys.

𝑓𝑚 =𝐸𝑠𝑒𝑟𝑣𝑒𝑖

𝐸𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙=

𝐸

𝐸𝑖 [

𝑚2 · 𝑙𝑢𝑥

𝑊]

(Eq. 5)

El factor de manteniment és funció fonamentalment del tipus de llum, de la depreciació lluminosa i

supervivència en el transcurs del temps de l’estanquitat del sistema òptic de la lluminària, del tipus de

tancament de la lluminària, del manteniment del sistema d'il·luminació i de la contaminació ambiental de

l'entorn tal i com mostra l’equació Eq 6:

𝑓𝑚 = 𝐹𝐷𝑆𝐿 · 𝐹𝐹𝑆𝐿 · 𝐹𝐷𝐿𝑈 (Eq. 6)

On:

FDSL : Factor de depreciació del flux lluminós de la làmpada

FSL : Factor de supervivència de la làmpada

FDLU : Factor de depreciació de la lluminària

Factor d’utilització (fu): “Es la relació entre el flux útil procedent de les lluminàries que arriba a la superfície

que s’il·lumina i el flux emès per les làmpades instal·lades en les lluminàries“. Segons la ITC-EA-04 les

lluminàries hauran de complir els requisits de la taula que s’exposarà a continuació respectant els valors del

rendiment de la lluminària i el factor d’utilització.

Figura 15. Característiques de les lluminàries . (Font: [22])


27

Tot i així, el factor d’utilització es pot obtenir mitjançant les corbes del coeficient d'utilització que indiquen el

percentatge de flux lluminós que incideix sobre el camí. Aquestes corbes es poden trobar en funció del

quocient amplada del carrer / alçada (A / H), la més habitual, o dels angles γ1 γ2 en el costat calçada i vorera

respectivament. Per tant, del gràfic se n’extrauen dos valors: un pel costar de la vorera i un altre de la calçada,

la suma d’ambos resultarà el factor d’utilització total [28]. Tot i així, depenent de la tipologia de carrer aquest

mètode no es podrà utilitzar ja que les gràfiques representades estan realitzades per aquell carrers formats

per un costat de calçada i un altre de vorera i no tots els carrers estan conformats amb aquesta disposició.

Per tant, si les gràfiques no es poden fer anar s’haurà de seguir la Figura 15.

Figura 16. Corbes del factor d’utilització . (Font:[28])

L’enllumenat exterior dependrà exclusivament de la via d’implantació, de la complexitat del traçat i de la

intensitat lluminosa, a més dels conceptes esmentats amb anterioritat. A més un dels criteris principals

alhora de dimensionar una instal·lació és l’elecció de la tipologia de via de circulació. A continuació, es

presentaran els requisits lumínics necessaris per tenir en les instal·lacions d’enllumenat públic nivells

luminotècnics adequats i òptims a l’exigència i característiques de les zones. Els valors de iluminància i

luminància es podran superar com a màxim en un 20% els valors preestablert. Primerament es mostra la

classificació de les vies segons la ITC-EA-02 en la Figura 17:

Figura 17. Classificació de les vies. (Font: [22])

Cada lletra de classificació té les seves variables indicades amb un subíndex numèric que precisa la

classificació de la tipologia de vies. Tal i com es comprovarà en les Figures següents depenent de la tipologia

de via i el seu subíndex li correspondrà una classe d’enllumenat:


28

Figura 18. Classificació de les vies de tipologia A. (Font: [22])

Figura 19. Classificació de les vies de tipologia B. (Font: [22])


29

Figura 20. Classificació de les vies de tipologia C i D. (Font: [22])

Figura 21. Classificació de les vies de tipologia E. (Font: [22])

Seguidament, cada lletra de classificació amb la seva variable indicada amb un subíndex numèric li correspon

una agrupació d’enllumenat. A continuació es mostraran les característiques que ha de complir la tipologia

d’enllumenat:


30

Figura 22. Series ME de classe d’enllumenat per vies de tipologia A i B (Font: [22])

Figura 23. Series MEW de classe d’enllumenat per vies de tipologia A i B (Font: [22])

Figura 24. Series S de classe d’enllumenat per vies de tipologia C, D i E (Font: [22])


31

Figura 25. Series CE de classe d’enllumenat per vies de tipologia D i E (Font: [22])

S’ha de tenir en compte que una vegada escollida la tipologia de via on s’implantarà el sistema d’enllumenat

públic, la tipologia d’enllumenat utilitzat i obtinguts els valors mínims i màxims aproximats de la luminància

mitja s’hauran de conèixer els valors reals. Aquest valor s’aconsegueix mitjançant el mètode dels lúmens

que s’explicarà la seva metodologia en la pàgina 33.

Finalment, mitjançant el valor de luminància mitja s’escollirà el valor d’eficiència energètica de referència

que es mostra en la Figura 26. Aquest valor és el quocient entre la eficiència energètica de la instal·lació i

l’índex d’eficiència energètica (Eq 4).

Figura 26. Valors d’eficiència energètica (Font: [22])

𝐼𝜀 =휀

휀𝑅→ 휀𝑅 =

휀

𝐼𝜀

(Eq. 7)


32

Aconseguits els valors de potència, superfície a il·luminar, la luminància mitja, i el valor d’eficiència energètica

de referència es podrà realitzar el càlcul d’eficiència energètica. Mitjançant la Figura 27 i calculat el valor de

l’índex d’eficiència energètica es trobarà la qualificació que definirà la instal·lació d’estudi.

Figura 27. Qualificació energètica d’una instal·lació d’enllumenat (Font: [22])

A l’ITC-EA-01 es mostra un etiqueta que caracteritza el consum de l’energia de la instal·lació mitjançant una

escala de set lletres (de la A, instal·lació més eficient, a la G, instal·lació menys eficient). L’índex utilitzat pe

l’escala de lletres serà l’índex de consum energètic (ICE) que es igual a l’invers del índex d’eficiència

energètica:

𝐼𝐶𝐸 =1

𝐼𝜀

(Eq. 8)

Finalment, mitjançat el valor obtingut de ICE i la qualificació energètica es podrà emmarcar legislativament

la instal·lació.

Figura 28. Qualificació energètica de les instal·lacions d’enllumenat públic (Font: [22])


33

2.7.2 Càlcul de luminàncies

La metodologia de càlcul que es mostrarà a continuació determinarà les condicions d'il·luminació sobre la via

que proporcionaran una bona visibilitat dins dels marges establerts pels organismes competents. Per una

correcta uniformitat de la luminància, és necessari trobar la interdiatancia entre lluminàries públiques i el

valor mig d’il·luminació, ja que les taules del reglament d’eficiència energètica nomes proporcionaven valors

aproximats.

El mètode dels lúmens i el mètode dels nous punts son les dues metodologies que s’han de seguir per

aconseguir ambdós valors. Els dos procediments i sistemes s’han de realitzar de forma paral·lela, ja que sense

conèixer la interdistància entre lluminàries o la luminància mitja real, és impossible realitzar els càlculs dels

mètodes. Per tant, es tindrà un sistema amb dues incògnites i mitjançant l’elecció d’una lluminària on

aparegui els diagrames mencionats amb anterioritat, es podrà aconseguir els resultats dels dos

procediments.

2.7.2.1 Mètode dels lúmens o del factor d’utilització

El mètode dels lúmens són una sèrie de processos per implementar una metodologia de càlcul en el qual

s’adequarà la separació entre lluminàries d’una instal·lació de manera òptima mantenint una luminància

mitja adequada [28].

La distància lateral entre les lluminàries estarà determinada per la següent equació:

𝐷 =𝜙 · 𝜂 · 𝑓𝑚

𝐸𝑚 · 𝐴

(Eq. 9)

On:

𝝓: Flux de la lluminària (lux)

𝜂: Coeficient o factor d’utilització.

Fm: Factor de manteniment

Em: Nivell mig d’il·luminació (lux)

A: Amplada a il·lumina de la via. Depenent de la disposició de la lluminària aquest valor variarà. Si la

disposició es Unilateral o Portell, el valor introduït serà A. Si la disposició es Bilateral el valor serà el

d’A/2.


34

El procediment que es seguirà per poder conèixer la interdistàcia entre les lluminàries serà el següent:

1. Mitjançant les taules dels reglament d’eficiència energètica es determinarà la luminància mitja

aproximada. Com ja s’ha esmentat amb anterioritat, aquest valor dependrà de la tipologia de via i

de la lluminària escollida segons el carrer on estigui situada.

2. Escollir la lluminària pública. El catàleg escollit haurà de tenir les corbes fotomètriques ben definides

i els valor del flux luminotècnic.

3. Definit el lloc d’emplaçament, seleccionar l’altura de la lluminària. Mitjançant l’amplada de la via i

l’altura de la lluminària escollir la disposició que més s’adapta a les tipologies marcades a la Figura

13 i la Figura 14.

4. Determinació del factor de manteniment depenent de les característiques de la zona i de la

lluminària ta i com s’ha mencionat a l’Eq 6.

5. Determinació del factor d’utilització. Depenent de la tipologia de via s’utilitzaran les taules del

reglament d’eficiència o els valors de la Figura 16, és a dir, els valor obtinguts per mitja de les corbes

del factor d’utilització.

6. Finalment, es comprovarà que el resultat obtingut de distància es trobi entre els límits de la Figura

29. Aquesta taula és orientativa ja que s’ha utilitzat el valor mig aproximat de valor d’iluminància.

Però aquest valor serà necessari per poder realitzar el mètode dels nous punts que és el que segueix

a continuació.

Figura 29. Relació entre la separació i la altura de la lluminària pública relacionada amb valor màxims i mínim del valor

mig d’il·luminància (Font:[28])


35

2.7.2.2 Mètodes numèrics. El mètode dels nou punts

El mètode dels nou punts és un procediment de càlcul per obtenir el valor de la distribució lluminosa i més

concretament el valor d’il·luminància mig i mínim de la via d’estudi, mitjançant la distribució de nou nodes.

Es dividirà la zona d’estudi en parcel·les anomenades dominis i a cadascuna d’elles li correspondrà un node i

es suposarà una il·luminància uniforme. La il·luminància mitja es calcularà com una mitja ponderada de les

iluminàncies de cada domini [28].

El mètode seguit es mostrarà a continuació:

1. Es suposarà un tram de la via amb la disposició escollida de les lluminàries i separades la distància d

calculada amb els mètode dels lúmens.

Figura 30. Disposició de les lluminàries en la via amb la distància d calculada (Font:[28])

Si es realitza el càlcul de les il·luminàncies en la zona característica es coneixeran els valors d’il·luminació per

a tota la via ja que la disposició és simètrica.

2. Es Divideix la zona en 9 dominis:

Figura 31. Els nous dominis establerts depenent de la disposició de les lluminàries en la via (a) Disposició unilateral (b)

Disposició tresbilillo (c) Disposició bilateral (Font:[28])

3. Es calcula el valor mig de les luminàncies [28]. Les expressions son vàlides per totes les disposicions

ja que els valors de distancia són el mateixos tal i com es pot comprovar en la Figura 31.


36

𝐸𝑚 =𝐸1 · 𝑆1 + 𝐸2 · 𝑆2 + ⋯ + 𝐸9 · 𝑆9

𝑆1 + 𝑆2 + ⋯ + 𝑆9=

∑ 𝐸𝑖 · 𝑆𝑖9𝑖=1

∑ 𝑆𝑖9𝑖=1

(Eq. 10)

Tenint en compte que:

𝑆1 = 𝑆3 = 𝑆7 = 𝑆9 =𝐴

4·

𝑑

8=

𝐴 · 𝑑

32= 𝑆1

(Eq. 11)

𝑆2 = 𝑆8 =𝐴

2·

𝑑

8=

𝐴 · 𝑑

16= 2𝑆1

(Eq. 12)

𝑆4 = 𝑆6 =𝐴

4·

𝑑

4=

𝐴 · 𝑑

16= 2𝑆1

(Eq. 13)

𝑆5 =𝐴

2·

𝑑

4=

𝐴 · 𝑑

8= 4𝑆1

(Eq. 14)

Llavors el valor mig de les il·luminàncies serà:

𝑬𝒎 =𝑬𝟏 + 𝟐𝑬𝟐 + 𝑬𝟑 + 𝟐𝑬𝟒 + 𝟒𝑬𝟓 + 𝟐𝑬𝟔 + 𝑬𝟕 + 𝟐𝑬𝟖 + 𝑬𝟗

𝟏𝟔

(Eq. 15)

4. Obtenir la corba ISOLUX de la lluminària i graficar la via d’estudi a la mateixa escala. La corba ISOLUX

es superposarà successivament sobre el pla del terreny i es llegiran els valors de la luminància en

cada un dels nou punts i aquest mètode serà successiu per les tres lluminàries A,B i C. Tots els valors

relatius de cada punt se sumaran i es calcularan els valors reals. De forma que:

Figura 32. (a) Disposició de la via i dels nodes(b) Diagama ISOLUX (Font:[28])


37

Figura 33. (a) Superposició del gràfic ISOLUX en la lluminària A (b) Superposició del gràfic ISOLUX en la lluminària B

(c) Superposició del gràfic ISOLUX en la lluminària C (Font:[28])

5. Els valors d’il·luminància de la corba son valors relatius, per aquest motiu mitjançant l’ Eq 16 es

calcularan els valors reals.

𝐸𝑟 = 𝐸𝑐

𝜙𝑟

𝜙𝑐· (

ℎ𝑐

ℎ𝑟)

2

= 𝐸𝑐 ·𝜙𝑟

ℎ𝑟2 ·

1

1000

(Eq. 16)

On:

Er: Valor d’il·luminància real

Ec: Valor d’il·luminància relativa de la corba

𝝓r: Flux relatiu de la lluminària (lux)

Hr= Altura de la lluminària (m)

6. Finalment, s’obtindrà el valor de la luminància mitjançant l’eq 15. Si el valor de Em obtingut no

supera el 20% (pàgina 25) ,ni per sobre ni per sota, del valor d’il·luminància que marca el reglament

d’eficiència per la tipologia de lluminària escollida amb anterioritat, es procedirà al càlcul de la nova

distància. El valor d’Em s’introduirà de nou a la formula utilitzada pels mètodes dels lúmens (Eq 9) i

s’obtindrà un nou valor d’interdistància entre lluminàries. Si el valor d’Em no esta dintre dels marges

reglamentaris es realitzarà de forma iterativa el mètode utilitzant la nova distancia.


38

2.8 Legislació executiva. Restriccions, regulacions i manteniment físic de les

instal·lació d’enllumenat públic

Segons l’Article 14 del Reial Decret 190/2015 “Els horaris de funcionament de les instal·lacions d'il·luminació

exterior han d'adaptar-se al cicle d'il·luminació solar i, per tant, els sistemes d'accionament o de telegestió

han de garantir que la instal·lació s'encengui i s'apagui de manera automàtica a unes hores determinades”.

Pel que fa al manteniment de la il·luminació exterior descrit en l’Article 15 del Reial Decret 190/2015 “El

programa de manteniment ha de preveure la conservació dels llums i de les lluminàries, així com la de tots els

elements per al seu correcte funcionament, tals com la inclinació, fixació i subjecció de la llum, el tancament

adequat, la neteja dels grups òptics, l'armadura i els tancaments, la verificació dels accessoris i dels sistemes

d'accionament i de regulació de flux. El programa ha de garantir que es conserven les característiques amb

les quals la instal·lació ha estat dissenyada”.


39

SECCIÓ 3. Establiment dels conceptes elèctrics de la instal·lació i anàlisi dels consums

2.9 Elements constructius de la instal·lació

El sistema desenvolupat estarà alimentat per energia solar i eòlica, i per tant, els dos principals elements que

conformaran la instal·lació serà un conjunts de mòduls fotovoltaics i l’aerogenerador eòlic. L’energia

generada pel panel fotovoltaic i pel generador de la turbina eòlica serà gestionada pel regulador de càrrega

híbrid i l’excés d’energia s’emmagatzemarà en la bateria per ser utilitzada en aquells moments on no es pugui

generar energia solar o eòlica per una mancança del recurs. L’enllumenat serà completament autònom i per

tant no s’abastirà de la xarxa elèctrica pública. Tot i així, i per estar amb sintonia amb els canvis reglamentaris

actuals, es proposarà, econòmicament, la possibilitat d’enviar els excedents a xarxa i rebre una compensació

econòmica per aquesta energia, però, de forma tècnica, l’estudi es realitzarà mitjançant els reglaments

d’instal·lacions aïllades de xarxa.

De forma estructural, els elements constructius de la instal·lació apareixen en la Figura 34. El primer element

a escollir serà l’enllumenat públic, ja que s’ha de comprovar que compleix amb els requisits d’eficiència

energètica a més de necessitar les seves dades potencials per realitzar l’estimació d’energia que necessita

pel seu funcionament. Seguidament, mitjançant el recurs eòlic i el solar, es dimensionaran l’aerogenerador i

els panells solars respectivament, calculant l’energia que genera cadascuna de les dues fonts . I finalment, es

realitzarà un balanç energètic per conèixer l’excés d’energia que genera tenint en compte l’encesa i apagada

de la lluminària i l’energia entrant de les fonts intermitents d’alimentació. Les seccions 4, 5, 6 i 7 exposen la

metodologia de càlcul pel correcte dimensionament dels elements.

Figura 34. Components del sistema a desenvolupar. (Font: Pròpia)


40

2.10 Estimació de temps d’encesa i aturada del sistema d’enllumenat

A causa de la esfericitat de la Terra i de la seva inclinació, la duració del dia respecte la nit depèn de la data i

de la ubicació. Es per aquest motiu que diàriament no hi ha les mateixes hores de dia que de nit. Per analitzar

el consum d’un fanal públic és necessari fer una estimació de les hores d’encesa i aturada del sistema ja que

no es pot utilitzar un valor únic i inamovible.

Segons el Reial Decret 1890/2008, a l'hora de l'encesa de l'enllumenat públic, les lluminàries haurien d’estar

enceses al 100% de la seva potència ,però partir de l'hora consensuada amb la corporació municipal on estigui

instaurat el fanal públic , la potència s’hauria de reduir al 50% o a un valor consensuat per l’ajuntament durant

el temps que es determini. En acabar aquest temps, s’hauria de reduir durant la matinada (hores en què ja

no hi ha gent a la via pública) al 30% i romandre en aquest estat fins a l'hora (propera a l'alba) en què de nou

s'augmenta la potència al nivell que s'hagi fixat fins apagar completament el fanal, determinat pel rellotge

astronòmic. Tot i així, aquest valors es decideixen segons el municipi d’instauració i el consum de la lluminària

varia al llarg del temps durant la nit.

En el projecte d’estudi, el valor de consum serà fixe però el més real possible ja que coneixent l’hora de la

posta de sol i l’hora de l’alba de cadascun dels dies que té l’any, es pot aconseguir una mitja mensual

efectiva d’hores d’encesa. Mitjançant l’enllaç [29] es poden obtenir els valors horaris solars per una latitud,

longitud i altitud determinades per a cadascun dels dies de l’any escollit. Obtenint aquests valors es podrà

aconseguir una estimació més exacta de les hores mitjanes mensuals que ha d’estar encesa la lluminària.

2.11 Estimació del consum d’energia elèctrica

2.1.1. Tensió de funcionament

Abans d’estimar el consum de la instal·lació es necessita saber a la tensió nominal a la que treballa el sistema.

S’ha d’escollir la tensió que s’adapti més a les necessitats energètiques per tal de reduir al mínim les corrents

que circulin pel cablejat. Generalment es recomana seguir el següent criteri a l’hora d’escollir la Tensió

Nominal (𝑉𝑛𝑜𝑚):

12V per a potència instal·lada menor de 1,5 kW

24V per a potència instal·lada d’entre 1,5 i 5 kW

48V ó 120V per a potència instal·lada superior a 5 kW

Tot i així aquets valors son aproximats i si s’escull una tensió de treball més gran de la que pertocaria per

potència, mentre no estigui sobredimensionada, l’elecció és vàlida.


41

2.1.2. Elecció de la tipologia de lluminària pública

Antigament, per abastir les instal·lacions d’enllumenat públic es feien servir làmpades de mercuri d’alta

pressió i de vapor de sodi, però al juny de 2012, el Fòrum “Global Compact Corporate Sustainability Fòrum

Rio+20“de l'ONU va presentar el seu Informe sobre Tecnologia LED per Enllumenat Públic. En l'informe es

detallava els beneficis saludables i ambientals que reportaria el seu ús. L'informe va oferir a tots els països

un anàlisi de la situació del mercat i del potencial de la tecnologia LED recolzat pels costos cada vegada més

baixos, una alta capacitat d'estalvi energètic sobre una amortització ràpida i una inversió inicial reduïda. Des

de llavors, s’ha pogut comprovar, que la il·luminació amb tecnologies LED és la mes utilitzada en els nuclis

urbans ja que presenten una gran eficiència, durabilitat i no contenen materials nocius pel medi ambient. La

seva qualitat de d’il·luminació és major, ja que hi ha una millor visualització vial, això es degut al fet que tot

el flux lluminós és visible, a diferencia de les antigues lluminàries públiques, que tenien un gran contingut

d’infrarojos i desprenien molta calor. En la es pot veure aquesta comparativa de lluminàries.

Figura 35. Tipologia d’enllumenat en les vies públiques (Font:[30])

Per tant, alhora d’escollir la lluminària s’ha de buscar la tecnologia més eficient ja que l’enllumenat públic

representa aproximadament el 40% del consum energètic dels ajuntament.

Coneguda la potència instal·lada del fanal públic, es procedirà al càlcul de l’energia requerida per tota la

instal·lació.

𝐶𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 (𝑊ℎ

𝑚𝑒𝑠) = 𝐻𝑜𝑟𝑒𝑠 𝑑′𝑒𝑛𝑐𝑒𝑠𝑎 [

ℎ

𝑚𝑒𝑠] · 𝑃𝑜𝑡è𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚[𝑊] = 𝐸𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙

(Eq. 17)

El consum total net es calcularà segons:

𝐶𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 (𝑊ℎ

𝑚𝑒𝑠) =

𝐸𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙

𝑉𝑛𝑜𝑚𝑖𝑛𝑎𝑙

(Eq. 18)


42

2.12 Estimació de l’autonomia de la instal·lació

L’autonomia de la instal·lació fa referència al número de dies consecutius que, en absència de sol o de vent,

el sistema d’emmagatzematge és capaç d’atendre al consum, sense sobrepassar la profunditat màxima de

descàrrega de la bateria, és a dir, el percentatge de capacitat extret de la bateria possible sense arribar al seu

límit màxim per protegir la duració i la vida de la mateixa. Aquest valor correspon al 60% o 80% depenent de

la tipologia de sistema d’emmagatzematge.

De forma general, l’autonomia mínima de les instal·lacions alimentades amb energia solar fotovoltaica i

energia eòlica es de 3 dies, tot i així aquets valor pot variar segons la localització de l’actiu energètic [31].

Tot i aquestes taules, que mostren de forma aproximada els dies d’autonomia de les instal·lacions, existeix

aproximacions lineals que estimen els dies d’emmagatzematge necessaris. Aquestes formules estan basades

en les hores solars pics anuals (unitat que mesura la irradiació sola, és a dir, l’energia per unitat de superfície

que es rebria amb una hipotètica irradiància solar constat de 1000 W/m2 ) [31].

𝐷𝑜𝑢𝑡 = −1,9 · 𝐻𝑆𝑃 + 18,3 → 𝐴𝑝𝑙𝑖𝑐𝑎𝑛𝑐𝑖𝑜𝑛𝑠 𝑐𝑟í𝑡𝑖𝑞𝑢𝑒𝑠 (Eq. 19)

𝐷𝑜𝑢𝑡 = −0,48 · 𝐻𝑆𝑃 + 4,58 → 𝐴𝑝𝑙𝑖𝑐𝑎𝑛𝑐𝑖𝑜𝑛𝑠 𝑟𝑒𝑔𝑢𝑙𝑎𝑟𝑠 (Eq. 20)

Tot i aquestes aproximacions lineals, hi ha taules que indiquen en funció de la província, els dies aproximats

d’autonomia depenent de les hores de sol i les velocitats del vent.

Zones amb sol i vent regular: 3 dies

Sistemes no crítics (clima mediterrani): entre 2 i 5 dies

Sistemes amb sol i vent i irregular: entre 5 i 7 dies.

Sistemes crítics: entre 5 i 10 dies

Zones critiques, amb molt poc vent i sol: 15 dies


43

2.13 Avaluació de les pèrdues en la instal·lació

Abans de procedir al càlcul de dimensionament solar i eòlic s’han d’estimar les possibles pèrdues degudes a

l’autoconsum dels sistemes que conformen la instal·lació. Primerament, s’han de tenir en compte les pèrdues

per connexionat (𝐶𝑙𝑜𝑠𝑠). De forma aproximada, s’escollirà una valor entre el 10% i el 20% depenent del marge

de seguretat que es desitgi.

𝐶𝑙𝑜𝑠𝑠 =𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑝è𝑟𝑑𝑢𝑒𝑠 𝑝𝑒𝑟𝑐𝑒𝑛𝑡𝑢𝑎𝑙

100· 𝐶𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙

(Eq. 21)

𝐶𝑟𝑒𝑞 = 𝐶𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 + 𝐶𝑙𝑜𝑠𝑠 (Eq. 22)

De forma estimada es realitzarà el càlcul de les pèrdues totals de la instal·lació tenint en compte factors com

l’auto descàrrega de les bateries, els dies d’autonomia desitjats, el rendiment de les bateries, la profunditat

màxima de descàrrega de les mateixes i la contemplació d’altres pèrdues generals de la instal·lació:

𝐾𝑇 = [1 − (𝐾𝐵 + 𝐾𝐶 + 𝐾𝑅 + 𝐾𝑋)] [ 1 −𝐾𝐴𝐷𝑜𝑢𝑡

𝑃𝐷,𝑚à𝑥 ]

(Eq. 23)

On:

𝐾𝑇: Pèrdues genèriques de la instal·lació

𝐾𝐴 : Pèrdues degudes a l’autodescàrrega diària de les bateries a 20 ºC. El seu valor per defecte es de 0,5%

𝐾𝐵 : Pèrdues degudes al rendiment de les bateries; Aquesta pèrdues es du a l’energia que la bateria dissipa en forma de calor a causa dels processos químics en la càrrega i descàrrega. Per norma general, el seu valor es del 5%.

𝐾𝐶 : Pèrdues degudes al rendiment de l’inversor o convertidor. El seu valor oscil·la entre el 5% i el 20%, depenent del rendiment del convertidor.

𝐾𝑅: Perdues degudes al rendiment del regulador. Depèn de la tecnologia utilitzada però per defecte el seu valor es del 10%.

𝐾𝑋: Altres pèrdues. Per defecte s’escull un valor del 10%

𝐷𝑜𝑢𝑡 : Dies d’autonomia del sistema

𝑃𝐷,𝑚à𝑥 : Profunditat màxima de descarrega de les bateries. El valor màxim que es recomana es del

80%.

Finalment, s’obtindrà que el consum que requereix la instal·lació és:

𝑪𝒓𝒆𝒒′ =𝑪𝒓𝒆𝒒

𝑲𝑻

(Eq. 24)


44

SECCIÓ 4. El recurs solar

2.14 Criteris de dimensionament solar

El dimensionament del camp fotovoltaic es realitzarà mitjançant l’estudi del recurs solar. Mitjançant la

metodologia extreta de [31] es calcularà la quantitat d’energia disponible en una ubicació determinada.

Tenint en compte que l’energia final obtinguda estarà afectada per diferents factors com els fenòmens

meteorològics o la projecció d’ombres sobre els mòduls, es realitzarà un estudi de pèrdues d’ombrejat per

analitzar com afecten els elements que envolten les lluminàries a la absorció de l’energia solar que la

abasteix. A més, es decidirà mitjançant diferents criteris l’elecció òptima de la inclinació dels panells

fotovoltaics i diferents mètodes de càlcul de l’energia obtinguda final. Conegudes les dades d’energia,

finalment, s’obtindran les dades necessàries pel dimensionament i elecció dels mòduls fotovoltaics.

2.15 Conceptes i terminologia referents a la geometria solar

Els conceptes han sigut extrets de [32]:

Latitud (𝜑): Localització angular d’un punt de la terra respecte a la línia de l’equador (de -90° pel sud a +90°

pel Nord).

Longitud (λ): Localització angular d’un punt de la terra respecte a la línia del Meridià de Greenwich (fins +180°

cap a l’est i fins -180° cap a l’oest del mateix).

Figura 36. Representació gràfica dels conceptes de latitud i longitud (Font: Pròpia)

Inclinació (β) : Angle que forma la superfície de les plaques fotovoltaiques i la horitzontal del terra (de 0 a

180°).


45

Figura 37. Representació gràfica del concepte d’inclinació (Font: [17] i [18])

Orientació o azimut de la superfície (γ): Angle entre la projecció de la normal a la superfície que formen les

plaques solars i el sud (negatiu cap a l’est i positiu fins l’oest).

Figura 38. Representació gràfica del concepte d’orientació o azimut de a superfície (Font: [17] i [18])

Azimut solar (γs): Angle entre la projecció de la radiació directa sobre el pla horitzontal i el sud (negatiu cap

a l’est, positiu cap a l’oest). Es la direcció horitzontal sobre la que es troba el sol.

Angle d’incidència (θ): Angle entre la normal de una superfície i la radiació directa del Sol respecte a aquesta.

Angle zenit (θz): Angle entre a vertical i la línia que descriu la incidència del Sol. Equival a l’angle d’incidència

de la radiació directa sobre el pla horitzontal, i es complementari de l’atura solar (αs). L’angle zenit varia al

llarg de l’any, sent inferior a l’estiu (el Sol esta mes alt) que a l’hivern (que el Sol ha baixat).

Declinació (δ): Posició angular del Sol al migdia solar respecte al pa del equador (pel cas de l’hemisferi nord,

de -23,45° en el solstici d’hivern a +23,45° en el solstici d’estiu).

Angle horari (ω): Desplaçament angular del Sol d’Est a Oest, respecte al meridià local. Equival a 15° per hora,

amb es 12 del migdia en hora solar com a referencia (0°) i prenent el matí com a negatiu i la tarda com positiu.

Angle de sortida (ωs) i posta de sol (ωd): Angle horari corresponent a l’instant de sortida i posta del Sol,

respectivament.

Hora solar: Escala de temps en el qual el migdia (12h) coincideix amb l’instant en que el Sol creua el meridià

de la ubicació considerada.

Irradiància: Potència instantània de la radiació solar rebuda per unitat de superfície, expressada en la unitat

corresponent del SI (W/m2).


46

Irradiació, radiació solar o insolació (H): És l’energia que incideix per unitat de superfície en un temps

determinat. Les unitats son el kWh/m2 o el MJ/ m2. La irradiació correspon a la integració de la irradiància

en un període determinat:

𝐻 = ∫ 𝐼𝑎𝑑𝑖𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 · 𝑑𝑡𝑡1

0

(Eq. 25)

2.16 Formulació, generació i càlcul de la geometria i trajectòries solar

En aquest apartat es determinen els paràmetres que caracteritzen la geometria solar de l’edifici d’estudi, és

a dir, la trajectòria solar, que dependrà exclusivament de la ubicació de l’actiu energètic Aquests valors es

calculen per als quatre dies de l’any més significatius en aspectes solars. Concretament el 172 (21 de juny) i

el 355 (21 desembre), els quals corresponen al dia amb més i menys hores de sol respectivament. A més del

21 de març (dia 80) i el 21 de setembre (dia 261) , moments de l’any en que es produeixen els equinoccis de

primavera i tardor respectivament.

Les plaques que formaran el sistema fotovoltaic per a assolir la potència desitjada, estan situades a una

orientació de 0º (prenent el sud com a referència) per obtenir sempre el màxim nivell d’irradiància possible.

A continuació es procedeix al càlcul dels paràmetres que caracteritzen la instal·lació en quant a la trajectòria

solar de l’emplaçament.

Primerament, es calcula la declinació solar, la qual és l’angle degut a la inclinació de la Terra respecte al seu

eix de rotació i a la rotació d’aquesta al voltant del Sol. Per tant, aquest angle varia des de 23,45º (21 de juny)

fins a -23,45º (21 de desembre). Seguidament, es calcula l’angle de sortida i posta del Sol.

Declinació:

𝛿 = 23,45 · sin (360 · (284 + 𝑛)

365)

(Eq. 26)

Angle de sortida del Sol:

𝑤𝑠 = acos(− 𝑡𝑎𝑛(𝜑) · 𝑡𝑎𝑛(𝛿)) (Eq. 27)

Angle de posta del Sol:

𝑤𝑑 = −𝑤𝑠 (Eq. 28)

A continuació, es determina l’angle Zenit (Ɵz), l’altura solar (αs) i l’azimut solar (γs) per als quatre dies en

qüestió. Aquests valors fan referència directa a la irradiació solar. Per a aquest motiu, es calculen per a cada


47

hora dels dies 21 de juny, 21 desembre (solsticis d’estiu i d’hivern respectivament) i pel 21 de març i el 21 de

setembre (equinoccis de primavera i de tardor respectivament).

Angle zenit:

Ɵ𝑧 = arcos(𝑐𝑜𝑠(𝜑) · 𝑐𝑜𝑠(𝛿) · 𝑐𝑜𝑠(𝜔) + 𝑠𝑖𝑛(𝜑) · 𝑠𝑖𝑛(𝛿)) (Eq. 29)

Altura solar:

𝛼𝑠 = 90 − Ɵ𝑧 (Eq. 30)

Azimut solar:

𝛾𝑠 = 𝑠𝑖𝑔𝑛𝑒(𝑤) · |𝑎𝑟𝑐𝑜𝑠(cos(Ɵ𝑧) · sin(𝜑) − sin (𝛿)

sin(Ɵ𝑧) · cos (𝜑)|

(Eq. 31)

Finalment, es calculen els límits del vector d’angle horari, ω, el qual defineix el desplaçament horari del Sol

d’Est a Oest, respecte el meridià local, tenint en compte que aquest avança 15º per hora. És a dir, es

defineixen el primer i el darrer valor del vector ω.

Primer valor vector angle horari

𝑤𝑖𝑛𝑓 = 15 · ((𝑟𝑠𝑢𝑝𝑝 (−𝜔𝑠

15+ 12)) − 12) + 7,5

(Eq. 32)

Últim valor vector angle horari

𝑤𝑠𝑢𝑝 = 15 · ((𝑟𝑖𝑛𝑓 (−𝜔𝑑

15+ 12)) − 12) − 7,5

(Eq. 33)

Calculats tots els paràmetres anteriors, es determinaran l’angle solar, l’altura solar i l’azimut per a cada hora,

en ambdós solsticis i ambdós equinoccis i finalment, es graficaran els resultats per obtenir el diagrama de

trajectòria solar de la instal·lació d’estudi.


48

2.17 Anàlisi de la inclinació òptima dels mòduls fotovoltaic

Existeixen dos criteris de determinació de la inclinació òptima dels mòduls fotovoltaics. Tot seguit, es detalla

la metodologia per determinar la inclinació òptima dels mòduls segons [31].

• El criteri del mes crític: El qual optimitza la relació entre el consum de la instal·lació i la radiació

obtinguda en els mòduls fotovoltaics, quedant-se amb els valors del mes més desfavorable.

• El criteri de la màxima captació energètica anual: El qual optimitza la relació entre el consum de la

instal·lació i la radiació obtinguda en els mòduls fotovoltaics, al llarg de tot l’any.

En primer lloc, s’ha de disposar d’una matriu amb els valors de la radiació solar global rebuda en cada mes

(en Wh/m2) de l’emplaçament per cadascuna de les diferents inclinacions. Consegüentment, es calcularà el

quocient entre el consum mitjà i els anteriors valors de radiació solar citats, obtenint una matriu de la mateixa

mida que la inicial. Ara bé, els següents passos per determinar l’angle òptim varien en funció del criteri seguit,

tal i com s’especifica a continuació:

Criteri del mes crític: Es parteix d’una matriu amb els quocients entre els consums mitjans mensuals

i els valors de la radiació solar de l’emplaçament, per cadascun dels mesos de l’any també. Per cada

inclinació escollida, s’escollirà el màxim quocient, obtenint així el mes crític per cada inclinació

estudiada. Dels valors recopilats s’escull ell menor, maximitzant, així, la captació energètica solar del

mes crític i obtenint la corresponent inclinació òptima, d’aquest criteri.

Criteri de la màxima captació energètica anual: En aquest cas, el que es pretén determinar es la millor

inclinació per obtenir una òptima relació consum/radiació a llarg de tot un any. Es parteix d’una

matriu amb els quocients entre el consum mitjà anual i cadascun dels valors de la radiació solar de

l’emplaçament. I així, el menor dels quocients equival a l’angle òptim, per aquest criteri.

Comparats els valors de radiació solar obtinguts, en cadascun dels anteriors criteris, cal analitzar-los en

relació al sistema de gestió, per escollir el criteri que satisfaci millor les necessitats energètiques.


49

2.18 Projecció i estudi d’ombres de la superfície objecte d’anàlisi

Amb l’objectiu d’escollir la millor distribució dels panells fotovoltaics per a la ubicació del projecte, es realitza

un estudi de les ombres creades pels elements més propers. Cal remarcar que la posició de les ombres no és

fixa, sinó que varia al llarg del dia en funció de la posició del Sol i els objectes que les produeixen. Així doncs,

per a la realització de l’estudi, s’estudia el cas més desfavorable, és a dir, aquell en què el Sol està més baix

(21 de desembre). Per tant, s’haurà de determinar la posició del Sol per a cada hora d’aquest dia, en termes

d’altura i azimut solar.

Tanmateix, no es consideren totes les hores del rang d’angles horaris, ja que el percentatge d’irradiància (G)

rebuda és inferior al 12 % de la radiació total rebuda al llarg de tot el dia. Per tant, pel càlcul de les ombres

nomes es consideraran aquelles hores on la radiació total rebuda es major del 12%, poden calcula així la

altura solar i l’azimut solar per cadascun dels angles horaris segons les formules presentades amb anterior

en l’apartat de càlcul de la geometria solar.

Coneixent aquests valors, juntament amb l‘altura dels diferents elements possibles de creadors d’ombres, es

pot realitzar un diagrama de projeccions d’ombres. L’ombra projectada per cada element en cada hora

presentarà un angle respecte el nord igual al azimut solar en aquella hora canviat de signe, ja que l’azimut

solar es defineix d’Est a Oest, i una longitud que dependrà de l’altura de l’objecte creador de l’ombra (h) i de

l’altura solar en aquell instant de temps (αs), segons:

𝑑𝑜𝑚𝑏𝑟𝑎 =ℎ

tan(𝛼𝑠)

(Eq. 34)

Finalment, es representen les projeccions d’obres i es determinen les zones lliures d’ombrejat.

2.18.1 Pèrdues percentils per ombres d’obstacles propers

El càlcul de pèrdues per ombres és fa a partir del diagrama de trajectòria solar del Codi Tècnic de l’Edificació

(CTE). Aquest diagrama és la projecció circular de la volta celeste per determinar la posició del Sol i les ombres

projectades. Aquesta posició del Sol es representa gràficament en funció de la seva altura i azimut, amb l'hora

del dia per a les diferents dates de l'any. El diagrama es divideix en diferents porcions o cel·les, representant

cadascuna d’elles la posició del Sol en un cert període de temps i cada una d’elles té una contribució

percentual a la irradiància solar global que incideix sobre la superfície d’estudi.

El percentatge de irradiació global anual que correspon a cada porció del gràfic, s’extrau de les taules del

document bàsic HE 5 del CTE segons la orientació i inclinació de la superfície de l’actiu.

Ubicats els diferents elements creadors d’ombres en el diagrama, mitjançant els seus angles d’elevació i

azimut, es calcula el percentatge de pèrdues de radiació associades al ombrejat.


50

Per procedir al càlculs dels azimuts i les altures per poder respecta-ho sobre el diagrama solar [17] i [18], es

fa ús de les fórmules propostes per “Duffie and Beckman”. Aquesta comprovació consisteix en establir en la

superfície d’estudi diferents col·lectors per analitzar la seva posició respecte els diferents vèrtex de la

superfície, en la Figura 40 es pot veure una representació en forma d’exemple per explicar la forma de

procedir alhora de realitzar aquest mètode ( el col·lector es representat de forma, Ⓧ, i la lletra fa referencia

als vèrtex de la superficie).

Figura 39. Representació gràfica del diagrama de trajectòria solar (Font: [17] i [18])

Figura 40. Representació del col·lector establert i els punts del elements possibles de creadors d’ombres (Font:

Pròpia)


51

De cadascun dels col·lectors proposats es calcula la seva alçada solar i el seu azimut . Per entendre de forma

gràfica com s’ha realitzat l’anàlisi de cada col·lector, s’exemplificarà un dels col·lectors i s’extrapolarà a la

resta de mòduls proposats. S’ha de tenir en compte, que si la ubicació escollida, té un gran número

d’elements possibles de creació d’ombres s’han d’establir un numero bastant elevats de col·lectors per

exemplificar de forma més real i òptima l’emplaçament però si, per contra, els elements son allunyats i el

percentatge ombrejat es de baix percentatge, es pot implantar per fer l’estudi un número petit de mòduls

per nomes comprovar la mancança d’ombres.

El col·lector d’exemple apareix en la Figura 41. Aquest tindrà una distància tant en eix x, eix, y com en eix z

respecte cadascun dels vèrtexs de la superfície. Aquesta distància s’ha de traslladar a la realitat, ja que el

plànol de la superfície esta realitzat a una escala determinada.

Figura 41. Representació del col·lector establert i els punts del elements possibles de creadors d’ombres (Font:

Pròpia)

Calculades les distàncies, es farà ús de les equacions proposades per “Duffie and Beckman” per poder calcular

l’alçada i l’azimut solar de cadascun dels col·lectors respecte els vèrtex introduïts en l’estudi.

𝛾𝑟𝐴 = tan−1−(𝐴𝑥 − 𝑟𝑥)

|𝐴𝑦| 𝛾𝑟𝐵 = tan−1

−(𝐵𝑥 − 𝑟𝑥)

|𝐵𝑦|

(Eq. 35)

𝛼𝑟𝐴 = tan−1𝐴𝑧 − 𝑟𝑧

√𝐴𝑥2 + 𝐴𝑦

2

𝛼𝑟𝐵 = tan−1𝐵𝑧 − 𝑟𝑧

√𝐵𝑥2 + 𝐵𝑦

2

(Eq. 36)

On:

𝛾𝑟𝐴 𝑖 𝛾𝑟𝐵: Azimut del col·lector 1 respecte la distancia al punt A i del punt B respectivament.

𝛼𝑟𝐴 𝑖 𝛼𝑟𝐵=Altura solar del col·lector 1 respcte la distancia al punt A i del punt B respectivament.

𝐴𝑥 𝑖 𝐵𝑥 =Distancia horitzontal del col·lector 1 respecte la distancia al punt A i dent punt B

respectivament.

𝐴𝑦 𝑖 𝐵𝑦= Distancia vertical del col·lector 1 respecte la distancia al punt A i de punt B respectivament.


52

𝐴𝑧 𝑖 𝐵𝑧 Distancia de l' eix Z del col·lector 1 respcte la distancia al punt A i del punt B respectivament.

𝑟𝑧: Distància del col·lector a la superfície del terra.

S‘obtindrà una taula per cadascun dels col·lectors proposats i amb tots els valors d’azimut i altura. Aquests

dos valors es traslladaran al diagrama de trajectòries solars. Finalment, s’aconseguirà un diagrama que

inclogui les ombres produïdes per tots els col·lectors mitjançant la superposició en una mateixa gràfica de

tots els punts d’azimuts i altures estudiats.

2.19 Comprovació mitjançant criteri del Codi Tècnic de l’Edificació

Mitjançant el Codi Tècnic de l’Edificació es determinarà el percentatge de cel·la del diagrama de trajectòria

solar que ocupen les ombres estudiades. Cadascuna de les cel·les té correspost un factor de correlació que

multiplicat pel valor del percentatge permet obtenir les pèrdues totals que generen els col·lectors proposats.

Aquests factors s’inclouen en diverses taules en funció de la inclinació i l’orientació de cada instal·lació i

dependrà de la superfície d’estudi. Si aquests dos valors no es poden trobar de forma exacta en les taules

propostes, s’escull la situació més semblant i que s’adequa més a la superfície d’anàlisi.

Aquest valor de pèrdues totals ha d’estar entre uns límits que no es poden sobrepassar i venen imposats

pel Codi Tècnic de L’Edificació, inclòs també en el plec de condicions d’IDAE [17], a partir de les taules

mostrades en la Figura 5.

2.20 Selecció de la superfície a emprar i capacitat de generació associada

De forma òptima, les zones on les ombres impossibiliten l’obtenció màxima de la radiació solar, s’haurà

d’evitar la implantació de la lluminària pública. A més d’aquest factor s’haurà de tenir en compte la

interdistància entre lluminàries calculada amb el mètode dels lúmens. Per tant, mitjançant aquests dos

components restrictius, es conformarà la malla d’enllumenat públic al llarg de tota la via, conformant la xarxa

de faroles autònomes. La capacitat de generació associada a la malla estarà formada pel conjunt de

lluminàries que forma el sistema.


53

2.21 Anàlisi de la radiació de l’emplaçament

L’anàlisi de la radiació de l’aplaçament es realitzarà mitjançant la simulació de dues metodologies. El primer

càlcul es realitzarà de forma numèrica amb dades mitjanes mensuals segons [32]. La segona modelització es

durà a terme mitjançant el software online “PVGIS”, que introduint les dades d’entrada de la instal·lació com

el seu emplaçament, inclinació del mòduls i l’orientació, mostra els valors de radiació solar mensuals

disponibles de la seva base de dades.

2.21.1 Modelització numèrica de la radiació incident en la superfície de les plaques

fotovoltaiques

Definida a geometria solar, es modelitzarà la variació de la radiació incident en la superfície de les plaques

fotovoltaiques al llarg de l’any. S’ha de tenir en compte que el total de la radiació que emet l’astre solar ,

només una part arriba a l’atmosfera terrestre, atenuant-se a la seva vegada fins arribar a la superfície de la

Terra. La radiació que arriba al límit de l’atmosfera rep el nom de Radiació extraterrestre (Go), mentre que la

part que aquesta travessa fins la superfície terrestre es anomenada Radiació global o total (G). Aquesta,

travessa l’atmosfera i una part de la radiació global es desviada abans d’arribar a la superfície. Per tant, es

coneix com a radiació difusa (Gd) aquella que s’encamina cap a totes les direccions per contacte o interacció

amb les partícules en suspensió que es troba per camí abans d’arribar a la superfície. La Radiació reflectida

(Gr) és la que surt rebotada per reflexió després d’incidir sobre la superfície terrestre, contribuint al balanç

total de radiació i, finalment, la Radiació directa (Gb), que es la que arriba a la superfície terrestre en forma

de raigs directes del sol sense patir cap tipus de difusió ni reflexió.

La suma de totes elles equival a la global o total:

𝐺 = 𝐺𝑏 + 𝐺𝑑 + 𝐺𝑟 (Eq. 37)

On:

𝐺: Radiació total.

𝐺𝑏 : Radiació directa.

𝐺𝑑: Radiació difusa.

𝐺𝑟: Radiació reflectida


54

2.21.1.1 Radiació diària en superfície horitzontal

Primerament, es calcularà la component difusa de la radiació diria sobre la superfície horitzontal per cada

hora del sol (ω) de cada dia de l’any (n). Es consultaran els registres de radiació solar global que incideix sobre

la superfície terrestre pels dies representatius de cada mes en la ubicació del projecte escollida. Els valors

escollits estaran en unitats energètiques per unitat de superfície (MJ/m2).

MES 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

DÍA 17 47 75 105 135 162 198 228 258 288 318 344

Taula 1. Dies representatius de cada mes.

Seguidament, es calcularà la radicació extraterrestre diària total (Ho) per obtenir així l’índex de claredat dels

núvols (Kt). Mencionar que el valor de 𝐺𝑆𝐶 és l’energia que arriba del Sol per unitat de temps, de vaor 1367

W/m2.

𝐻𝑜 =24 · 3,6

𝜋 · 103· 𝐺𝑆𝐶 · (1 + 0,033 · cos (

360 · 𝑛

365))

· (cos(𝜑) · cos(𝛿) · sin(𝜔𝑠) +𝜋 · 𝜔𝑠

180· sin(𝜑) · sin(𝛿))

(Eq. 38)

𝐾𝑡 =𝐻

𝐻𝑜

(Eq. 39)

Amb l’índex de claredat es determina la component de radiació diària difusa mitjançant l’equació de Erbs:

Si 𝜔𝑠 ≤ 81,4°:

𝐻𝑑 = 𝐻 · (1,391 − 3,56 · 𝐾𝑡 + 4,189 · 𝐾𝑡2 − 2,137 · 𝐾𝑡

3 (Eq. 40)

Si 𝜔𝑠 ≥ 81,4°:

𝐻𝑑 = 𝐻 · (1,311 − 3,022 · 𝐾𝑡 + 3,427 · 𝐾𝑡2 − 1,821 · 𝐾𝑡

3 (Eq. 41)

S’ha de tenir en compte que en cap cas la component difusa pot ser superior a la radiació global.


55

2.21.1.2 Radiació horària en superfície horitzontal

Per passar els valors de es radiacions diàries a valors horaris s’utilitzen les correlacions de Liu-Jordan “rd”

(relació entre les componats difuses horàries i diàries) i “rt”(relació entre components globals horàries i

diàries) .

𝑟𝑑 =𝜋

24·

cos(𝜔) − cos(𝜔𝑠)

sin(𝜔𝑠) −𝜋 · 𝜔𝑠180

· cos (𝜔𝑠)

(Eq. 42)

𝑟𝑡 = 𝑟𝑑 · (𝑎 + 𝑏 · cos(𝜔)) (Eq. 43)

On a i b es calculen com:

𝑎 = 0,409 + 0,5016 · sin (𝜔𝑠 − 60) (Eq. 44)

𝑏 = 0,6609 − 0,4767 · sin (𝜔𝑠 − 60) (Eq. 45)

Amb les correlacions determinades, s’obtenen les components horàries globals (I) i difusa (Id):

𝐼 = 𝐻 · 𝑟𝑡 (Eq. 46)

𝐼𝑑 = 𝐻𝑑 · 𝑟𝑑 (Eq. 47)

A l’estar en superfície horitzontal, no hi contribució per reflexió i per tant la diferencia entre la component

global i difusa es directament la radiació directa (Ib).

𝐼𝑏 = 𝐼 − 𝐼𝑑 (Eq. 48)

Tenint tots el valors de components horàries en superfície horitzontal es procedirà al càlcul de les

components en superfície inclinada.


56

2.21.1.3 Radiació horària en superfície inclinada

Abans de procedir amb el càlcul de la radiació horària en superfície inclinada, es calcularan alguns paràmetres

necessaris per aquest procediment:

El cosinus de l’angle d’incidència (θ):

cos(θ) = sin(δ) · sin(𝜑) · cos(𝛽) − sin(𝛿) · cos(𝜑) · sin(𝛽) · cos(𝛾) + cos(𝛿)

· cos(𝜑) · cos(𝛽) · cos(𝜔) + cos(𝛿) · sin(𝜑) · sin(𝛽) · cos(𝛾)

· cos(𝜔) + cos(𝛿) · sin(𝛽) · sin(𝛾) · sin (𝜔

(Eq. 49)

Angle zenit:

𝜃𝑧 = acos (cos(𝜑) · cos(𝛿) · cos(𝜔) + sin(𝜑) · sin (𝛿) (Eq. 50)

A continuació, s’obtindrà la radiació en la superfície inclinada dels mòduls fotovoltaics (amb la inclinació β

escollida) per a cada hora de l’any (ω) i els dies representatiu (n).

Les components directes i reflectida 𝐼𝑏,𝑇 i 𝐼𝑟,𝑇 en superfície inclinada s’obtindran mitjançant les equacions

següents:

𝐼𝑏,𝑇 = 𝐼𝑏 · 𝑅𝑏 (Eq. 51)

𝐼𝑟,𝑇 = 𝐼 · 𝜌𝑔 · (1 − cos(𝛽)

2)

(Eq. 52)

On el coeficient de reflectivitat 𝜌𝑔 pren diferents valors depenent de terreny que envolta la instal·lació, però

coma norma general aquest valor es pot prendre com 0,2.

El paràmetre que relaciona la radiació directa inclinada amb l’horitzontal (Rb) es defineix en l’Eq 53. Aquest

coeficient no pot prendre valors negatius, que apareixen en les primeres i ultimes hores del dia, quan la

posició del sol no es suficientment alta com per poder il·luminar la superfície de les plaques segons la seva

orientació. Els valors que siguin negatius, llavors, s’hauran de prendre com nuls.

𝑅𝑏 =cos (𝜃)

cos (𝜃𝑧)

(Eq. 53)

La component difusa inclinada s’obtindrà a partir del “Model de Pérez” amb la fórmula:


57

𝐼𝑑,𝑇 = 𝐼𝑑 · [(1 − 𝐹1) · (1 + cos(𝛽)

2) + 𝐹1 ·

𝑎1

𝑏1+ 𝐹2 · sin(𝛽)]

(Eq. 54)

On:

𝑎1 = max [0, cos(𝜃)] (Eq. 55)

𝑏1 = max [cos (85°), cos(𝜃𝑧)] (Eq. 56)

𝐹1 = max [0, (0,7803 · (𝑓11 + 𝑓12 · 𝛥 +𝜋·𝜃𝑧

180· 𝑓13)) ]

(Eq. 57)

𝐹2 = 0,6208 · (𝑓21 + 𝑓22 · 𝛥 +𝜋·𝜃𝑧

180· 𝑓23)

(Eq. 58)

𝛥 =1

cos (𝜃𝑧)·

𝐼𝑑

𝐼0𝑛

(Eq. 59)

𝐼0𝑛 = 4921 · (1 + 0,033 · cos (360·𝑛

365))

(Eq. 60)

Els coeficients de l’Eq 61 es defineixen en funció de l’anomenat “paràmetre de neteja” (ε):

휀 =

𝐼𝑑 + 𝐼𝑛𝐼𝑑

+ 5,535 · 10−6 · 𝜃𝑧3

1 + 5,535 · 10−6 · 𝜃𝑧3

(Eq. 61)

On:

𝐼𝑛 =𝐼𝑏

cos(𝜃𝑧)

(Eq. 62)

Segons el valor de ε, els coeficients de lluminositat f prendran els valors que es resumeixen en la taula següent:

E max f11 f12 f13 f21 f22 f23

1,065 -0,008 0,588 -0,062 -0,06 0,072 -0,022

1,23 0,13 0,683 -0,151 -0,019 0,066 -0,029

1,5 0,33 0,487 -0,221 0,055 -0,064 -0,026

1,95 0,568 0,187 -0,295 0,109 -0,152 0,014

2,8 0,873 -0,392 -0,362 0,226 -0,462 0,001

4,5 1,132 -1,237 -0,412 0,288 -0,823 0,056

6,2 1,06 -1,6 -0,359 0,264 -1,127 0,131

∞ 0,678 -0,327 -0,25 0,156 -1,377 0,251

Taula 2. Coeficients de lluminositat.


58

Una vegada definides les diferents contribucions, es calcula finalment la radiació horària en superfici inclinada

total (It):

𝑰𝒕 = 𝑰𝒃,𝑻 + 𝑰𝒅,𝑻 + 𝑰𝒓,𝑻 (Eq. 63)

2.21.2 Radiació incident mitjançant el sistema d’informació geogràfica fotovoltaica i mapes

interactius (PVGIS)

PVGIS és un software online de valoració geogràfica del recurs solar i el rendiment de la tecnologia

fotovoltaica. Mitjançant la introducció de la ubicació d’estudi, la inclinació dels panells i la seva orientació,

s’obtenen els valors d’irradiància, de les temperatures diàries i els gràfics de les trajectòries solars per un

estudi diari o mensual. Té en compte el valor de pèrdues de la instal·lació i per aquest motiu els resultats

obtinguts son òptims i reals. A més, el programa, també mostra els resultats de la inclinació òptima que el

sistema hauria de tenir per l’emplaçament indicat i per tant es comparable amb es resultats obtinguts

numèricament.

Sense la necessitat d’haver de calcular les diferents contribucions de radiació en la superfície, el programa

mostra es valors de radiació i és un mètode senzill, fiable i comparable amb els resultats obtinguts mitjançat

la metodologia anterior.

Figura 42. Programa PVGIS pel càlcul de l radiació solar mensual o diària (Font: [33])


59

2.22 Dimensionament del camp fotovoltaic

El dimensionament de la configuració del camp fotovoltaic consisteix en la determinació del nombre de

modules a instal·lar tant en sèrie com en paral·lel. La metodologia per la realització del dimensionament del

camp es realitzarà mitjançant [31].

2.22.1 Estimació del nombre de mòduls i distribució final

Per fer una primera estimació del número de mòduls primer es necessita calcular l’energia que han de

proporcionar el conjunt de mòduls. El mètode es realitza de forma paral·lela amb l’elecció del mòdul

fotovoltaic, ja que amb els paràmetres elèctrics que descriuen al panell i l’energia necessària es podrà

comprovar si amb el mòdul escollit serà capaç de produir l’energia necessària. Aquest càlcul es pot realitzar

mitjançant:

𝐸𝑚ò𝑑𝑢𝑙 = 𝜂𝑚ò𝑑𝑢𝑙 · 𝐼𝑚𝑝 · 𝐻𝑆𝑃 (𝛼) (Eq. 64)

On:

𝐸𝑚ò𝑑𝑢𝑙: Energia necessària que ha de proporcionar el panel (Ah/dia)

𝜂𝑚ò𝑑𝑢𝑙: Rendiment del panel. Els valors típic varien entre el 85% i el 95%.

𝐼𝑚𝑝 : Corrent en el punt de màxima potencia del panell (en A).

𝐻𝑆𝑃 (𝛼): Hores solars pic (en h) per una inclinació β del panel.

El factor de rendiment del panell representa un factor de pèrdues que contemplà la reducció energètica

proporcionada pel factor com la brutícia del mòdul, pèrdues per reflexió, pèrdues per efecte de

connexionat...

Les hores solars pic (HSP) és una unitat que mesura la irradiació solar i es defineix com el temps en hores

d’una hipotètica irradiància solar constant de 1000 W/m2, pel que fa en una ubicació determinada, és el

número d’hores que hauria d’haver una irradiància de 1000W W/ m2 pe igualar a l’energia diària incident

realment de la localitat. El valor de les HSP es pot aconseguir dividint els valor d’irradiància aconseguits amb

el mètode numèric del càlcul e la radiació horària o mitjançant els valors obtinguts de PVGIS, dividint entre

els 1000 W/m2, és a dir:

𝐻𝑆𝑃 (𝛼) =𝐼𝑟𝑟𝑎𝑑𝑖𝑎𝑐𝑖ó (

𝑊ℎ𝑚2 )

1000 (𝑊𝑚2)

(Eq. 65)


60

Obtingut aquet valor per cascun dels mesos de l’any es procedirà al càlcul del numero de mòduls fotovoltaics

distribuïts de forma paral·lela:

𝑛𝑝𝑝 =𝐶𝑟𝑒𝑞′

𝐸𝑚ó𝑑=

𝐶𝑟𝑒𝑞′

𝜂𝑚ò𝑑𝑢𝑙 · 𝐼𝑚𝑝 · 𝐻𝑆𝑃 (𝛼)

(Eq. 66)

On:

𝑛𝑝𝑝: Número de panells connectats en paral·lel per cobrir les necessitats.

𝐶𝑟𝑒𝑞′: Consum d’energia total requerit per cobrir les necessitats (en Ah/dia).

𝐸𝑚ò𝑑𝑢𝑙: Energia necessària que ha de proporcionar el panel (Ah/dia).

𝜂𝑚ò𝑑𝑢𝑙: Rendiment del panel. Els valors típic varien entre el 85% i el 95%.

𝐼𝑚𝑝 : Corrent en el punt de màxima potencia del panell (en A).

𝐻𝑆𝑃 (𝛼): Hores solars pic (en h) per una inclinació β del panel.

I finalment, es calcularà el número de mòduls fotovoltaic connectats en sèrie necessaris mitjançant la següent

equació:

𝑛𝑝𝑠 =𝑉𝑛𝑜𝑚

𝑉𝑚𝑝

(Eq. 67)

On:

𝑛𝑝𝑠: Número de panells connectats en sèrie per cobrir les necessitats.

𝑉𝑛𝑜𝑚: Tensió nominal de la instal·lació (en V)

𝑉𝑚𝑝: Tensió en el punt de màxima potència proporcionada pel panell (en V)

El número total de panells fotovoltaics serà el producte del número de panels en paral·lel pel numero de

panells en sèrie:

𝒏𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍 = 𝒏𝒑𝒑 · 𝒏𝒑𝒔 (Eq. 68)


61

2.23 Estimació de l’energia produïda i metodologia de càlcul

Un cop determinats el nombre total de panells del camp fotovoltaic segons els criteris anterior, es procedirà

a l’estimació de l’energia produïda. L’elecció del panell fotovoltaic que més s’adapti a les condicions

energètiques necessàries serà l’utilitzat per la producció d’energia solar.

2.23.1 Modelització de l’energia solar produïda mitjançant les Hores Solar Pic

Per poder realitzar una estimació de l’energia produïda es farà ús de l’Eq 69. Mitjançant les hores solars pic

calculades, es podrà obtenir el valor energètic resultant. Aquest valor serà necessari multiplicar-lo pel

rendiment del regulador i pel número total de mòdul de la instal·lació. De tal forma l’equació quedarà

modificada de la següent manera:

𝐸 𝑃𝑉𝐺 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙𝑠 = 𝜂𝑚ò𝑑𝑢𝑙 · 𝐼𝑚𝑝 · 𝐻𝑆𝑃 (𝛼) · (𝜂𝑟𝑒𝑔 · 𝑁𝑃𝑉,𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙𝑠) (Eq. 69)

2.23.2 Modelització del model de generació mitjançant el model simplificat

La següent modelització pel càlcul de la producció energètica és un mètode que utilitza conceptes tant

d’irradiància com del panell fotovoltaic i per tant, tot i ser un mètode simplificat, es més òptim i real [34]

Per estimar la capacitat productiva del camp fotovoltaic, per un dia tipus de cadascun dels mesos de l’any,

cal partir i disposar de diferents paràmetres constructius, tant del panel fotovoltaic escollit com de la radiació

solar indicant.

Serà necessari els valors de radiació solar incident de l’emplaçament en funció de l’orientació i la inclinació

establerta en cadascun del panells fotovoltaics. Les dades mensuals i mitjanes seran necessàries per tenir en

consideració la variació en el recurs solar mitjà disponible de cadascun dels mesos de l’any aconseguides per

mitja de [33] o amb el mètode numèric explicat amb anterioritat. Tanmateix , seran necessàries les

temperatures mitjanes de l’emplaçament del camp fotovoltaic, també desglossades mensualment, extretes

de [33].

A més, s’han de tenir en consideració les dades tècniques del model concret de panell fotovoltaic escollit, així

com els seus coeficients tèrmics.

D’aquesta manera, es pot estimar l’energia mitjana produïda pel camp fotovoltaic, en les diferents franges

horàries d’un dia tipus d’un determinat mes de l’any, mitjançant les següents equacions:


62

𝑉𝑂𝐶 = 𝑉𝑂𝐶(𝑆𝑇𝐶) · (1 + 𝛽 · (𝑇𝐶 − 𝑇𝐶(𝑆𝑇𝐶))) · (1 + 𝛿 · ln (𝐺

𝐺(𝑆𝑇𝐶))

2

)

(Eq.70)

On:

𝑉𝑂𝐶 : Voltatge de circuit obert del panel fotovoltaic (V)

𝑉𝑂𝐶(𝑆𝑇𝐶): Voltatge de circuit obert del panel fotovoltaic en condicions estàndard (V)

𝛽: Coeficient tèrmic del valor de voltatge de circuit obert del panell (mV/°C)

𝑇𝐶: Temperatura horària del dia tipus del mes d’estudi (°C)

𝑇𝐶(𝑆𝑇𝐶): Temperatura nominal d’operació de la cel·la fotovoltaica en condicions estàndard de

funcionament (°C), prenent 20ºC

𝛿: Coeficient tèrmic en el punt de màxima potencia del panel (%/°C)

𝐺: Irradiància horària de dia tipus del mes d’estudi (W/m2).

𝐺(𝑆𝑇𝐶): 1000 W/m2

𝐼𝑆𝐶 = 𝐼𝑆𝐶(𝑆𝑇𝐶) ·𝐺

𝐺(𝑆𝑇𝐶)· (1 + 𝛼 · (𝑇𝐶 − 𝑇𝐶(𝑆𝑇𝐶)))

(Eq. 71)

On:

𝐼𝑆𝐶 : Intensitat de curtcircuit del panel fotovoltaic (V)

𝐼𝑆𝐶(𝑆𝑇𝐶): Intensitat de curtcircuit del panel fotovoltaic en condicions estàndard (A)

𝐺: Irradiància horària de dia tipus del mes d’estudi (W/m2).

𝐺(𝑆𝑇𝐶): 1000 W/m2

𝛼: Coeficient tèrmic de la intensitat de curtcircuit del panel (%/°C)

𝑇𝐶 : Temperatura horària del dia tipus del mes d’estudi (°C)

𝑇𝐶(𝑆𝑇𝐶): Temperatura nominal d’operació de la cel·la fotovoltaica en condicions estàndard de

funcionament (°C), prenent 20ºC

𝑃𝑃𝑉𝐺 = 𝑃𝑃𝑉𝐺(𝑆𝑇𝐶) ·𝐼𝑆𝐶 · 𝑉𝑂𝐶

𝐼𝑆𝐶(𝑆𝑇𝐶) · 𝑉𝑂𝐶(𝑆𝑇𝐶)

(Eq. 72)

On:

𝑃𝑃𝑉𝐺 : Potencia del panel fotovoltaic (W)

𝑃𝑃𝑉𝐺 : Potencia del panel fotovoltaic en condicions estàndard de funcionament (W)

𝐼𝑆𝐶 : Intensitat de curtcircuit del panel fotovoltaic (V)

𝐼𝑆𝐶(𝑆𝑇𝐶): Intensitat de curtcircuit del panel fotovoltaic en condicions estàndard (A)


63

𝑉𝑂𝐶 : Voltatge de circuit obert del panel fotovoltaic (V)

𝑉𝑂𝐶(𝑆𝑇𝐶): Voltatge de circuit obert del panel fotovoltaic en condicions estàndard (V)

Si utilitzen les dades de radiació que ofereix el software de PVGIS, aquest programa proporciona les dades

d’irradiància aproximadament cada 15 min durant el dia tipus del mes d’estudi. Per aquest motiu per

convertir el terme de potència en un d’energètic, cada valor d’irradiància formarà part d’un quart de l’energia

horària. Per tant:

𝐸𝑃𝑉𝐺 =𝑃𝑃𝑉𝐺

4

(Eq. 73)

On:

𝐸𝑃𝑉𝐺 : Energia proporcionada pel panell fotovoltaic (W/h)

𝑃𝑃𝑉𝐺 : Potencia del panel fotovoltaic (W)

Finalment, l’energia total generada i que arriba a la carrega s’haurà de multiplicar pel número de panells que

intervenen pel rendiment del regulador.

𝐸𝑃𝑉𝐺, 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝐸𝑃𝑉𝐺 · 𝜂𝑟𝑒𝑔 · 𝑁𝑃𝑉,𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙𝑠 (Eq. 74)

On:

𝐸𝑃𝑉𝐺,𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙: Energia total proporcionada pel panell fotovoltaic (W/h)

𝐸𝑃𝑉𝐺 : Energia proporcionada pel panell fotovoltaic (W/h)

𝜂𝑟𝑒𝑔: Rendiment del regulador

𝑁𝑃𝑉,𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙𝑠: Número total de panells instal·lats

El sumatori total de l’energia produïda per cada hora del dia, conformarà el valor de l’energia total generada

diària per un dia tipus del mes. Aquets valor multiplicat pels dies que constitueixen un mes proporcionarà

una estimació de l’energia mensual generada.


64

SECCIÓ 5. Recurs eòlic

2.24 El vent com a recurs eòlic

El vent es defineix com corrents d'aire que es formen quan s'intenta compensar la pressió de l'aire de

diferents regions, a més, el vent es influenciat per la rotació de la terra. Si l’aire es fred, la densitat de l'aire

es més elevada, el vent es col·loca a la part inferior, i tendeix a baixar a la superfície. Tanmateix, si l'aire es

calent, la densitat de l'aire és més baixa i tendeix a pujar.

El vent es descriu mitjançant la seva direcció i velocitat. La direcció del vent depèn de la seva trajectòria, i la

seva velocitat, es basa en una escala anomenada “Escala de Beaufort”, que divideix les velocitats del vent en

12 categories diferents, des de menys d’1 mph (vents brisa) fins a més de 73 mph (vents vendaval).

Figura 43. Escala de “Beaufort” (Font:[35])

Els cinturons de vent del planeta s’organitzen en tres cel·les que van des de l’equador fins als tròpics i

viceversa, i aquest patró es repeteix del hemisferi nord al hemisferi sud, son les anomenades “Hadley,

Ferrel i Polar cells”.

Figura 44.Cinturons de vet del planeta (Font:[35])


65

Son sis les forces que actuen i creen els vents:

Força de gradient de pressió: És la força principal que influeix en la formació del vent. Aquesta força

es determina pel patró espacial de la pressió atmosfèrica.

La força de Coriolis. És la força que es crea per la rotació de la Terra. La conseqüència de l’acceleració

del gradient de pressió de la força de Coriolis és que l’aire en moviment canvia de direcció. Així, la

força de Coriolis només influeix en la direcció del vent i mai la velocitat de la mateixa.

L’acceleració centrípeta: L'acceleració centrípeta és la tercera força que pot actuar sobre el

moviment l'aire. Actua només en l'aire que flueix al voltant dels centres de circulació. Aquesta força

produeix un patró de flux circular al voltant dels centres d'alta i baixa pressió.

La desacceleració fricciona: És l'última força que influeix en l'aire en moviment. La fricció només pot

exercir una influència sobre el vent després que l’aire estigui en moviment.

Vent Geostròfic: És l’aire sota la influència de la força del gradient de pressió i de la força del Coriolis.

Vent degradat: El vent sobre la superfície de la Terra no sempre viatja en línies rectes. És el resultat

de la combinació de la força del gradient de pressió, la força de la centrípeta i la força del Coriolis.

Figura 45.(a) Força del gradient de pressió (b) Força de Coriolis (c)Acceleració centrípeta (d) Desacceleració

friccional (e) Vent Geostròfic (f) Vent degradat (Font:[35])

L'energia eòlica és l'energia obtinguda del vent, és a dir, l'energia cinètica és generada per l'efecte dels

corrents d'aire i de tot el conjunt de forces que s’han mencionat amb anterioritat, i que és transformada en

altres formes útils per a les activitats humanes mitjançant les turbines eòliques. El vent incideix sobre les

pales de l'aerogenerador i el fa girar, aquest moviment de rotació es transmet al generador a través d'un

sistema multiplicador de velocitat. El generador s’encarrega de produir corrent elèctric que es derivarà fins

a la càrrega o fins els acumuladors encarregat d’emmagatzemar l’energia elèctrica.


66

Des de l’antiguitat l’home va notar el poder del vent i va tractar d’aprofitar la seva energia. Els primers molins

de vent pràctics van sorgir a Pèrsia (s IX Dc) i van ser utilitzats en les llars, així com en les indústries de mòlta

de canya i de sucre. Alguns d’aquests primers exemples de molins verticals es podien veure a la ciutat de

Nashtifan, a causa de els fort vents que predominaven a la zona. Com a resultat de tenir aquest recurs tan

abundant, el van saber aprofitar construint molins de vent amb aspes de fusta que giraven pedres de moldre.

Quan començava la rotació causada per la força del vent, les vibracions creades per aquesta rotació es

desplaçaven gradualment els grans del seu recipient de contenció, com a resultat, el gra es molia en farina.

No va se fins als segle XIX que es va crear la primera turbina eòlica automàtica utilitzada per generar

electricitat i al 1922 es va construir la turbina eòlica “Savonius”, la primera turbina d’eixos verticals que

s’explicarà a continuació. A partir d’aquí es van construir les turbines Giromill i les Darrieus a l’any 1927 i 1931

respectivament fins arribar a la turbina eòlica moderna, després d’anys de desenvolupament i d’investigació

científica. Avui dia, la majoria de les turbines modernes provenen de la família de les turbines amb eixos

horitzontals i estan formades per 3 aspes. Aquests últims anys s’han pogut construir aerogeneradors amb

potències majors, desenvolupats per grans companyies de la indústria aeronàutica, que augmenten la

fiabilitat de les màquines i redueixen costos, convertint cap a una nova generació d’aerogeneradors de 500

kW a 1,2 MW. Tot i així, un dels camps que esta en auge de creixement, és la mini eòlica, a causa la transició

energètica per un futur sostenible i amb l’aposta d’una filosofia d’autoconsum, aquesta tipologia de

conversió a una escala més petita s’està obrint camí i creixent exponencialment.

Figura 46.(a) Molins de vent Perses (b) Primera turbina eòlia al s. XIX (c) Turbina eòlica VAWT Savonius (1922) (d)

Turbina eòlica VAWT Giromill (1927) € Turbina eòlica VAWT Darrieus(1931) (f) Turbines eòliques modernes (Font:

Pròpia)


67

2.25 Tipologia i classificació de les turbines eòliques

Segons la disposició de l’eix de les turbines eòliques s’obtenen les turbines eòliques d’eix horitzontal o les

turbines eòliques d’eix vertical.

Les turbines d’eix horitzontal son també conegudes com HAWT (“Horitzontal Axis Wind Turbine”). Aquesta a

tipologia de turbines eòliques tenen l’eix de rotació paral·lel al terra. Són les més comuns i eficients i

normalment s’utilitzen per a la generació d’electricitat a gran escala. Les seves aspes tenen perfils

aerodinàmics, i utilitzen rotors multipala, normalment, de tres pales (el més eficient). Normalment, se situen

a la proa (sobrevent), la qual cosa requereix de sistemes d’orientació (cues d’orientació, en el cas dels petits

aerogeneradors). Se’ls anomena dispositius de sustentació, ja que per girar aprofiten les forces

aerodinàmiques de sustentació, girant en la direcció del vent. Així doncs, poden generar major rendiment

que les d’eix vertical.

Segons la seva potència es poden tenir turbines eòliques de:

• De potència baixa o mitjana (0 a 50 kW): Solen estar formades per més de 10 aspes .Es fan servir

en el medi rural i com a complement per a habitatges.

• D’alta potència (més de 50 kW): Solen tenir com a màxim quatre pales de perfil aerodinàmic,

encara que normalment tenen tres. Necessiten vents de més de 5 m/s. El seu ús es

completament industrial, disposant-se en parcs o centrals eòliques.

Figura 47. (a) Aerogeneradors d’eix horitzontal d’alta potència (b) Aerogeneradors d’eix horitzontal de baixa

potència (Font: Pròpia)


68

Els aerogeneradors d’eix vertical, també coneguts com VAWT (“Vertical Axis Wind Turbine”) tenen un

desenvolupament tecnològic menys avançat que les anteriors i el seu ús és escàs, tot i que té perspectives

de creixement. Aquests no requereixen de sistema d’orientació, tot i que amb el seu rendiment no

produeixen tanta energia com els anteriors, i per això se solen utilitzar per a baixes potències. El seu ús s’ha

vist limitat a causa de la necessitat d’una velocitat del vent, per començar amb la rotació de les seves aspes,

d’un valor molt petit per aprofitar al mínim les brises mes mínimes i d’aquesta manera abastir un rang de

vents major, ja que la tolerància d’aquesta tipologia de turbines als vents grans es nul·la.

Les turbines encarregades d’abastir la lluminària pública serà de tipologia d’eix vertical ja que les necessitats

energètiques de la lluminària no són de valors massa grans, a més tenint en compte la disposició, les turbines

d’eix horitzontal no tenen cabuda. Tot i així, el que si que es pot escollir es la tipologia que més s’adapti a les

característiques de la instal·lació i que aprofiti més els vents de baixa velocitat per abastir una gama més

amplia de valors.

Turbines Savonius: El model de rotor Savonius és el més simple. Consisteix en un cilindre buit partit

per la meitat, en el qual les seves dues meitats han estat desplaçades per convertir-les en una S. Les

parts còncaves de la S capten el vent, mentre que els reversos presenten una menor resistència al

vent, de manera que giraren en el sentit que menys resistència ofereixin. Aquest sistema té

l'inconvenient de presentar una sobre pressió a l'interior de les zones còncaves ja que l’aire no pot

sortir, perjudicant el rendiment, presentant eficiències màximes de l’orde del 15% a 25%.

Actualment, el sistema s’ha millorat separant les dues pales i deixant un buit entre les dues perquè

es hi hagi un flux d'aire. A causa de la gran resistència a l'aire que ofereix aquest tipus de rotor, nomes

pot ser utilitzat a baixes velocitats. És per tant útil per a aplicacions de tipus mecànic, com el bombeig

d'aigua.

Turbina Darrieus : Aquest model és el més popular dels aerogeneradors d'eix vertical. Va néixer per

la necessitat d'evitar la construcció d'hèlixs sofisticades com les que s'utilitzen en els aerogeneradors

d'eix horitzontal. Permet majors velocitats que les del rotor Savonius, però no arriba a les d'un rotor

d'eix horitzontal. El rotor Darrieus consta d'unes fines pales amb forma d'ala d'avió simètriques, que

estan unides a l'eix només pels dos extrems, amb una corba especial dissenyada per a un màxim

rendiment entre les dues unions de l'eix. A més com a principal avantatge la turbina Darrieus no

necessita d'un sistema d’orientació. Aquesta característica de captació omnidireccional li permet ser

instal·lat en qualsevol terreny sense necessitat d'aixecar altes torres, la qual cosa es tradueix en un

estalvi econòmic. Aquest rotor presenta el problema que no pot arrencar per si mateix, havent de

fer servir un sistema d'arrencada secundari, tot i que una vegada en marxa és capaç de mantenir-se

gràcies a la aerodinàmica de les seves pales. Moltes vegades s'aplica al disseny d'aquest

aerogenerador, rotors Savonius per facilitar la seva partida. L'altra manera és fer servir un sistema

elèctric per a la partida. Usualment s'ocupa un generador d’inducció connectat a la xarxa, un cop

que el Darrieus es troba en velocitat d’operació comença a entregar potència.


69

Turbina Giromill. Consisteixen en pales verticals unides a l'eix per uns braços horitzontals, que poden

sortir pels extrems de l'aspa i fins i tot des de la seva part central . Una variant del Giromill és la

Cycloturbine , amb pales verticals que canvien la seva orientació a mesura que es produeix el gir del

rotor per a un major aprofitament de la força del vent. A diferència del Darrieus original aquest si

pot començar a girar per si mateix i ofereix un rang de subministrament energètic de 10 a 20 kW.

Turbina WindSide: Aquesta tecnologia relativament nova i prometedora, amb rendiments similars a

les aerogeneradors d'eix horitzontal. És un sistema similar al rotor Savonius, en comptes de

l'estructura cilíndrica per a aprofitament del vent, consisteix en un perfil guerxo amb torsió que

ascendeix per l'eix vertical. És aplicat per proveir mitjans i petits consums. El concepte aerodinàmic

és el que el fa diferent i interessant pel que fa als altres VAWT.

Combinació de Savonius i Darrieus Aerogenerador amb eix vertical que combina un sistema dual

compost per pales externes Darrieus que garanteixen una alta eficiència i pales internes Savonius

que permeten que el sistema s'activi amb vents molt febles.

Figura 48. (a) Savonius (b) Darrieus (c) Giromill (d) WindSide (e) Combinació Savonius i Darrieus (Font: Pròpia)

En la Figura 49 es mostra una representació de l’esquema estructural de la turbina eòlica. El procés de

conversió de l’energia cinètica del vent pateix tres processos de transformació; l’aerodinàmica, un procés

mecànic i finalment un elèctric i electrònic. En cada secció una part de l’energia és perduda i com a

conseqüència, l’energia elèctrica que pot desenvolupar un aerogenerador és menor que l’energia del vent

que incideix sobre ell.

El rotor és l'element que capta l'energia del vent i la transforma en energia mecànica. Al seu torn, està

compost de tres parts fonamentals: els pals (que capturen l'energia continguda en el vent), l'eix (que

transmet el moviment giratori de les pales a l'aerogenerador) i la boixa (que fixa els pals a l'eix de baixa

velocitat). El multiplicador és un element opcional connectat al rotor que multiplica la velocitat de rotació de

l'eix (unes 50 vegades) per assolir l'elevat nom de revolucions que necessitin els dinamos i a els alternadors.

La funció del generador (SCIG, “Squirrel cage induction generator”, PMSG “Permanent Magnet Synchronous

generator”, ó WRSG “Wound rotot synchronous generator”) és transformar l'energia mecànica en energia

elèctrica. Tenint en compte que el sistema es autònom el s’autoabastirà mitjançant un sistema

d’emmagatzematge d’energia.


70

Figura 49 Esquema estructural d’un sistema eòlic autònom (Font: Pròpia)

2.26 L’aerodinàmica de les turbines eòliques

La ciència que intervé en les aspes de les turbines eòliques és l'aerodinàmica, que estudia les accions que

sorgeixen sobre un cos al que li afecta el corrent d'un fluid, o que el moviment d'aquest al voltant del cos que

està en repòs. El principi de funcionament aerodinàmic de les aspes de la turbina és similar a les ales d'un

avió. Es pot explicar mitjançant principi de “Bernoulli”, que postula que quan velocitat d’un líquid en

moviment augmenta, la pressió dins del fluid disminueix. La forma corba de la fulla crea una diferència entre

la velocitat del vent a sobre (Vsobre) de l’aspa i sota (Vsota) de la fulla. El flux d’aire per sobre de l’aspa és

més ràpid que el de sota (Vsobre>Vsota), que té un efecte invers a la pressió. La diferència de pressió entre

la part superior i la part inferior de la fulla resulta en una força elevadora o “Lift Force” (FL).

La força aplicada a una certa distància de l 'eix de turbina produeix un parell que crea el moviment de rotació

de l’aerogenerador.

Figura 50 Aerodinàmica alar (Font:[35])


71

Un dels paràmetres importants per controlar la força d'elevació de la pala és l'angle d'atac, que es defineix

com l'angle entre la direcció de la velocitat del vent i la línia del cable de la pala. Quan aquest angle sigui igual

a zero, no es produirà cap força ni un parell elevador, que sovint es produeix quan l’aerogenerador s’atura

per manteniment o reparació.

Tots els aerogeneradors extreuen energia del vent a través de forces aerodinàmiques. Hi ha dues

d’importants. Son les forces anomenades d’elevació “Lift” i d’arrossegament “Drag”. La força

d’arrossegament aplica una força al cos en la direcció del flux relatiu, mentre que la força d’elevació aplica

una força perpendicular al flux relatiu.

Figura 51 Forces d’elevació i arrossegament (Font:[35])

2.27 El potencial eòlic

Per tant per qualsevol tipologia de turbina es té una determinat massa d’aire, amb una densitat ρ, movent-

se a una velocitat v, i que transfereix en un temps determinat una potència i energia mecànica disponible a

les aspes del rotor mitjançant una àrea escombrada, donades per les següents expressions:

𝑃𝑑 =1

2𝜌 𝐴 𝑣3

(Eq. 75)

𝐸𝑑 =1

2𝑡 𝜌 𝐴 𝑣3

(Eq. 76)

On:

𝑃𝑑: Potència mecànica disponible (W).

𝐸𝑑: Energia mecànica disponible (W).

T: Temps de transferència energètica (s)

𝜌: Densitat de l’aire. (1,225 kg/m3)


72

𝐴: Àrea escombrada (m2)

𝑣: Velocitat del vent (m/s)

Aquesta energia cinètica de translació és transforma pel rotor en energia cinètica de rotació. La potència

eòlica disponible és la màxima potència que es podria obtenir del vent si es pugues extraure del mateix tota

la seva energia cinètica. Tot i així existeixen diferents limitacions com el “Limit de Betz”, pèrdues

aerodinàmiques, pèrdues mecàniques, rendiments des paràmetres interns...

El Límit de Betz expressa que: “La màxima energia que es pot extraure d’un flux d’aire amb una turbina ideal

es igual a 59,3% de l’energia cinètica de flux incident”

Aquest límit demostra que de l’energia cinètica obtinguda, només es pot transformar en energia elèctrica

una fracció donada. Això ve donat a causa de que l’aire que entra al rotor ho fa amb una velocitat major

comparada amb la de sortida, ja que el rotor s’encarrega de frenar el vent al extraure la seva energia cinètica

i convertir-la en energia de rotació. Si la velocitat de sortida del rotor fos nul·la, es transformaria al 100%

l’energia del vent en energia de rotació però això físicament es impossible.

Donat que la velocitat de sortida es inferior a la d’entrada, la conservació de la massa d’aire entrant i sortint

obliga a que l’àrea que ocupa el flux d’aire sortint sigui major que l’entrant.

Figura 52 Potencial eòlic extret Límit de Betz (Font:[35])

La potència màxima que teòricament pot extraure’s d’un flux de vent esta determinada pel teorema de Betz

que tal i com s’ha mencionat abans marca que l’energia màxima teòrica que pot ser aprofitada es e 59,3%.

𝑃𝑚à𝑥 =16

27𝑃𝑑 =

16

54𝜌𝐴 𝑣1

2 (Eq. 77)


73

L’eficiència aerodinàmica és la relació entre la potència aprofitable i la disponible i per tant, té un valor de

0,593. Per tant, donat que se sap que les turbines reals no arribaran a extraure el límit determinat per Betz,

les turbines extrauran un coeficient inferior. El coeficient entre a potència extreta i la potència total del fluid,

és a dir, el coeficient de potència Cp serà el que determinarà la potència extreta del total teòric.

𝑷 =𝟏

𝟐 𝝆𝑨 𝒗𝟐𝑪𝒑

(Eq. 78)

On:

𝑃𝑑: Potència mecànica disponible (W).

𝜌: Densitat de l’aire. (1,225 kg/m3)

𝐴: Àrea escombrada (m2)

𝑣: Velocitat del vent (m/s)

𝐶𝑝: Coeficient de potencia

2.28 Variació del vent amb l’altura

La llei exponencial de la velocitat de Hellmann il·lustra la variació de la velocitat de vent segons l'alçada: a

major altura, major velocitat de vent es poden aconseguir. Aquesta corba dependrà també de la rugositat

del terreny i de l'escenari geogràfic. La rugositat del terreny determina com augmenta la velocitat de vent

amb l’altura respecte el terra. Tal i com es pot observar en Figura 53, existeix una relació logarítmica entre

la rugositat i la velocitat del vent amb perfils de vent diferents per a cada terreny. La rugositat mínima, o de

classe 0, es dóna en mitjans aquàtics com el mar i la rugositat màxima implica les zones urbanes

Figura 53. Perfils de velocitat del vent en funció de les característiques topogràfiques del terrent, llei exponencial de

Hellmann. (Font:[35])


74

Figura 54. Rang de rugositat del terreny i les diferents velocitats de cada tipologia. (Font:[36])

Depenent de l’altura de les estacions eòliques de Catalunya es necessari valors de vent a diferents alçades

dependent de l’emplaçament de l’aerogenerador, ja que per l‘estimació de la producció energètica es

important que la altura de mesura del vent coincideixi amb l’altura del muntatge de l’aerogenerador. Per

realitzar aquests conversions d’altures s’ha de fe ús de la següent formula:

𝑉(ℎ) = 𝑉(ℎ𝑟𝑒𝑓) (ln (

ℎ𝑧𝑜

)

ln (ℎ𝑟𝑒𝑓

𝑧𝑜)

) (Eq. 79)

On:

𝑉(ℎ): Velocitat del vent a una altura h determinada (m/s)

𝑉(ℎ𝑟𝑒𝑓): Velocitat del vent l’altura de referència (m/s)

ℎ: Altura a la que es vol tenir les dades de vent (m)

ℎ𝑟𝑒𝑓: Altura de referencia, normalment 10m (m)

𝑧𝑜 : Longitud de rugositat (m)


75

2.29 Variació del vent amb el temps

El vent té un comportament estacional al llarg de l’any però és aleatori, i encara que la direcció i intensitat

del vent són magnituds que tenen un comportament no determinista, es poden tractar mitjançant variables

estadístiques. En aquesta secció es caracteritzarà la velocitat del vent utilitzant distribucions de probabilitat.

2.29.1 Distribució de Weibull

La distribució de Weibull és una distribució de probabilitat estadística definida per dos paràmetres: un

paràmetre de forma anomenat K i un paràmetre d’escala C.

𝑃(𝑣) =𝑘

𝐶(

𝑣

𝐶)

𝑘−1

𝑒−(

𝑣𝐶

)𝑘

(Eq. 80)

On:

𝑃(𝑣): Probabilitat per una determinada velocitat

𝑣: Velocitat del vent considerada

𝑘: Paràmetre de forma de la funció.

𝐶: Paràmetre d’escala relacionat amb la velocitat mitja de la distribució.

𝐶 =𝑉𝑎𝑣𝑔 (𝑡𝑒𝑚𝑝𝑠)

0,89

(Eq. 81)

On:

𝑉𝑎𝑣𝑔 (𝑡𝑒𝑚𝑝𝑠): Velocitat mitja de la distribució estadística (m/s).

Aquesta distribució pot prendre diferents formes en funció del paràmetre de forma k.

SI k=1, la distribució es converteix en una funció exponencial

SI k=2, la distribució es de Rayleigh o també coneguda com distribució Chicuadrat.

k≈ 3,6, la distribució es una distribució normal.

El paràmetre k depèn del terreny de l’aplaçament. Si el terreny és interior, el seu valor es aproximat a 2 i si

és de costa o de mar és de 3.

SI es manté el valor de C constant i es varia el valor del paràmetre de fora s’obté un comportament com el

següent i viceversa:


76

Figura 55. (a) Comportament de la distribució de Weibull per diversos valors de k mantenint constant C (b)

Comportament de la distribució de Weibull per diversos valors de C mantenint constant k (Font:[35])

Aquesta distribució probabilística permet calcular la probabilitat de tenir una determina velocitat durant les

8760 hores que té l’any i poder realitzar un historiograma i una aproximació per conèixer les diferents

velocitats d’una ubicació determinada.

𝐻 (𝑣) = 𝑃(𝑣) · ℎ𝑎𝑛𝑦 (Eq. 82)

Figura 56. Distribució de Weibull (blau) i l’historiograma (diagrama de barres) (Font:[35])

Tot i així , aquests dos paràmetres que caracteritzen una ubicació i velocitats determinades no sempre

s’aconsegueixen i es necessari la seva obtenció mitjançant les dades completament reals de vent.


77

Per obtenir ambdós valors, és necessari obtenir una taula amb totes les velocitats i les hores on es donen les

velocitats pertinents per realitzar un funció acumulada d’hores. Mitjançant la funció acumulada i els càlculs

exposat a continuació s’obtindrà una corba com la Figura 57, mostrant en l’eix x el logaritme de la velocitat

i en l’eix y el logaritme del logaritme de la funció d’hores acumulades.

ln[− ln(𝑄(𝑈)] (Eq. 83)

On:

𝑄: Funció acumulada d’hores.

𝑈: Velocitat del vent considerada.

Per obtenir els paràmetres de forma i d’escala es necessitarà obtenir l’equació de la recta:

𝒌 = 𝒑𝒆𝒏𝒅𝒆𝒏𝒕 𝒅𝒆 𝒍𝒂 𝒓𝒆𝒄𝒕𝒂 (Eq. 84)

𝑪 = 𝒆−(

𝒗𝒂𝒍𝒐𝒓 𝒒𝒖𝒆 𝒕𝒂𝒍𝒍𝒂 𝒍′𝒆𝒊𝒙𝒚𝒌

)

(Eq. 85)

Figura 57. Variabilitat del vent amb el temps (Font:[35])


78

2.29.2 Estadístiques bàsiques del vent

La rosa dels vents és essencial per determinar l’emplaçament de la instal·lació. La seva utilitat radica en que

proporciona la direcció o direccions principals del vent amb la seva freqüència en un diagrama circular.

Depenent de la direcció d’on provingui, s’haurà de mantenir aquella trajectòria lliure d’obstacles.

Figura 58. Rosa dels vents de procedència (Font:[36])

Els paràmetres de la distribució de Weibull també mostren en forma de rosa dels vents les direccions

d’aquest tal i com mostra la Figura 59.

Figura 59. Rosa dels vents de procedència (Font:[35])

La direcció del vent ve marcada per la llargada del triangle i el paràmetre que s’encarrega d’aquest valor és

C (paràmetre d’escala), quan major és el factor d'escala major es la velocitat mitja (mes llarg es el triangle).


79

2.30 Criteris pel dimensionament eòlic

Pel realitzar el dimensionament eòlic de la lluminària es tindran en compte tots els aspectes anteriors, com

la tipologia de turbina més adient per implantar, l’altura de la mateixa per trobar els vents que s’adeqüen al

nivell i els paràmetres de Weibull que caracteritzen l’emplaçament.

2.31 Estimació de l’energia produïda i metodologia de càlcul

Per estimar l’energia produïda s’hauran de trobar els valors de velocitat de vent de la ubicació específica.

Aquests valors estaran determinats a l’altura on estigui l’estació eòlica més propera i per tant, s’hauran de

redimensionar segons l’equació mostrada anteriorment (Eq 79) si els valors no estan a la mateixa altura que

l’estació. Si els valors de vent es troben massa lluny de les estacions, es dimensionarà la instal·lació amb els

paràmetres de Weibull que caracteritzen de forma probabilística les velocitats de vent.

Seguidament, s’escollirà l’aerogenerador d’eix vertical encarregat de convertir l’energia cinètica del vent en

energia elèctrica. La corba de l’aerogenerador està caracteritzada per tres velocitats de vents que es

mostraran a continuació i en la Figura 60.

“Cut-in wind speed”: Velocitat on comença a funcionar l’aerogenerador i es subministra energia

elèctrica a la càrrega o al sistema d’emmagatzematge

“Rated wind speed”: La velocitat nominal del vent la qual produeix la potència nominal de

l’aerogenerador per tant, es comença a produir l’energia màxima elèctrica.

“Cut-out wind speed”: Velocitat màxima del vent a la que es pot operar abans de que s’aturi el

funcionament de la turbina. Per a la velocitat del vent per sobre de la mateixa la turbina s’atura per

evitar-li danys excessiu.

Figura 60. Corba de potència d’un aerogenerador. Punts característics de velocitat. (Font:[35])


80

A continuació, s’obtindrà l’historiograma de les velocitats del vent, reals o estimades mitjançant la distribució

de Weibull, i mitjançant els valors de probabilitat s’aconseguirà les hores a l’any respectives. Per tant,

s’elaborarà una taula que combini la distribució probabilística del vent (corba de la distribució de Weibull)

junt amb la corba de potència, ambdós paràmetres en funció de a velocitat del vent. Emparellant les dades

successivament per cada rang i sabent que un any tipus é 8760 hores s’obtindrà la producció energètica anual

tenint també en compte el rendiment del regulador:

𝑬𝒂𝒏𝒖𝒂𝒍 = 𝑷𝒕𝒖𝒓𝒃𝒊𝒏𝒂(𝒗) · 𝒉𝒂𝒏𝒖𝒂𝒍 (𝒗) · 𝜼𝒓𝒆𝒈𝒖𝒍𝒂𝒅𝒐𝒓 (Eq. 86)

On:

𝐸𝑎𝑛𝑢𝑎𝑙: Energia generada (kWh/any)

𝑃𝑡𝑢𝑟𝑏𝑖𝑛𝑎: Potència nominal de la turbina en funció de les velocitats del vent (kWh/any)

ℎ𝑎𝑛𝑢𝑎𝑙𝑠: Hores anuals en funció de les velocitats del vent (h)

𝜂𝑟𝑒𝑔𝑢𝑙𝑎𝑑𝑜𝑟: Rendiment de regulador.

Figura 61. Procediment per l’estimació de l’energia produïda (A) Gràfica de la potència de la turbina (b) Distribució de

Weibull, historiograma (c) Distribució de Weibull multiplicada per les hores de l’any (d) Energia produïda. Multiplicació

de (a) i (c). (Font:[36])


81

SECCIÓ 6. Dimensionament del sistema d’emmagatzematge

2.33 Determinació de la capacitat energètica del subsistema

d’emmagatzematge

La intermitència del subsistema de producció fotovoltaica i eòlica, en certa manera, obliga a dotar a la

instal·lació d’un subsistema d’emmagatzematge. El dimensionament del sistema dependrà principalment de

la capacitat de a bateria, que és la quantitat d’electricitat que pot subministrar depenent del seu règim de

descàrrega. A més, s’ha de tenir en compte la profunditat de descàrrega de la mateixa, quocient entre la

càrrega extreta de la bateria i la seva capacitat nominal, ja que a vida útil del sistema dependrà

proporcionalment d’aquest valor.

S’ha d’analitzar la instal·lació d’estudi per decidir la tecnologia més òptima en funció de les necessitats

plantejades, pel que fa a l’àmbit solar i eòlic les més utilitzades son [31]:

Bateries AGM (VRLA): Estan dissenyades per petites instal·lacions fotovoltaiques i son lliures de

manteniment. Degut a la seva fabricació no requereixen grans ventilacions. En aquesta tipologia de

bateries, l’electròlit està contingut en la fibra de vidre absorbent entre les plaques.

Bateries de gel (VRLA): Són molt útils per a instal·lacions solars aïllades i recomanables per a usos

d'una gran exigència on la bateria es converteix en un element indispensable per al bon

funcionament de la càrrega del sistema. La taxa d’autodescàrrega és mínima, pot romandre fins a 6

mesos sense ser utilitzada conservant el 80% de la seva càrrega. L'electròlit està present enforma

de gel i per tant, l'evaporació d'aquest és menor, per la qual cosa augmenta la seva durabilitat i

permet un major nombre de cicles de càrrega i descàrrega, més que per a les bateries AGM o de

plom àcid.

Electròlit líquid o plom obert: Les bateries de plom-àcid tenen elements amb l’electròlit líquid. les

bateries de Plom Obert són molt utilitzades en les instal·lacions solars aïllades, pel seu baix cost i la

seva gran rendiment.

La capacitat d’una bateria no es considerà un paràmetre constant, si no que depèn del seu règim de

descàrrega. Els fabricants indiquen la capacitat sota diferents règims per exemple per a una bateria de

capacitat de 300Ah de la que s’extreu una corrent de descàrrega de 5A, està en una regim de descàrrega de

60 h, ja que:

𝐶 = 𝑡𝑑𝑒𝑠𝑐à𝑟𝑟𝑒𝑔𝑎 · 𝐼𝑑𝑒𝑠𝑐à𝑟𝑟𝑒𝑔𝑎 (Eq. 87)

On:


82

𝐶: Capacitat de la bateria en [Ah]

𝑡𝑑𝑒𝑠𝑐à𝑟𝑟𝑒𝑔𝑎: Temps de descarrega de la batería (h)

𝐼𝑑𝑒𝑠𝑐à𝑟𝑟𝑒𝑔𝑎: Intensitat de descàrrega de la batería (A)

Per tant si la bateria es descàrrega ràpidament, la seva capacitat disminueixi i si el procés de descàrrega és

lent, la seva capacitat augmenta tal i com es pot comprovar en la Figura 62.

Figura 62. Capacitat d’una bateria sota diferents règims de descàrrega (Font:[31])

Descarregant la bateria a una corrent menor es pot proporcionar més càrrega durant més temps. Pel que fa

a les aplicacions solars i eòliques es parla de règims de descàrrega llarga, durant 20 o inclús 100h, ja que hi

ha períodes grans d’intermitència meteorològica. Per tant, es definirà la bateria per la seva capacitat

d’entregar una determinada càrrega en un període llarg de temps, ja que no es necessiten descàrregues

agressives i ràpides si no progressives, de valor de corrent petit però durant temps prolongats.

Tenint en compte les necessitats del sistema calculades amb anterioritat (Eq 24), es determinarà la capacitat

de la bateria d’emmagatzematge:

𝐶𝑒𝑚𝑚 =𝐶𝑟𝑒𝑞

′ · 𝐷𝑜𝑢𝑡

𝑃𝐷,𝑚à𝑥 · 1000

(Eq. 88)

On:

𝐶𝑒𝑚𝑚: Capacitat nominal del sistema d’emmagatzematge (Ah).

𝐶𝑟𝑒𝑞′ : Consum d’energia tota requerida per cobrir les necessitats (Ah/dia).

𝐷𝑜𝑢𝑡: Dies d’autonomia de la instal·lació.

𝑃𝐷,𝑚à𝑥 : Profunditat màxima de descàrrega (%).


83

La profunditat màxima de descàrrega (DOD) d’una bateria és el percentatge de la capacitat que ha sigut

extreta comparada amb la capacitat a plena càrrega i 𝑃𝐷,𝑚à𝑥 és el nivell màxim de DOD que se li permet a la

batería abans de la desconnexió del regulador per protegir la durabilitat de la matèria. Aquest valor, en

instal·lacions on les bateries utilitzades són de forma general AGM, normalment és del 70%. El problema

principals de les bateries són les descàrregues profundes, és a dir, disminuir per sota del límit el valor

d’energia disponible i això escurça la seva vida útil. En els sistemes fotovoltaics i eòlic, els valors de profunditat

de descàrrega mitjana diàries són baixes ja que estan dimensionades per proporciona variïs dies

d’autonomia.

2.34 Dimensionament i estimació del nombre de bateries del subsistema

Per dissenyar el sistema de connexions de les bateries s’utilitzaran dues equacions: una fa referència a la

determinació del número de bateries en sèrie tenint en compte la tensió nominal del sistema i la

proporcionada per una sola bateria i l’altre al número de bateries en paral·lel que es determinarà en funció

de a capacitat total del sistema d’acumulació i de la capacitat proporcionada per una bateria.

𝑛𝐵𝑆 =𝑉𝑛𝑜𝑚

𝑉𝑏𝑎𝑡,𝑛𝑜𝑚

(Eq. 89)

𝑛𝐵𝑝 =𝐶𝑒𝑚𝑚

𝐶𝑏𝑎𝑡,𝑛𝑜𝑚

(Eq. 90)

On:

𝑛𝐵𝑆: Número de bateries connectades en sèrie .

𝑛𝐵𝑝: Número de bateries connectades en paral·lel.

𝑉𝑛𝑜𝑚: Tensió nominal de la instal·lació (V).

𝑉𝑏𝑎𝑡,𝑛𝑜𝑚: Tensió nominal d’una bateria (V).

𝐶𝑒𝑚𝑚: Capacitat nominal del sistema d’acumulació (Ah).

𝐶𝑏𝑎𝑡,𝑛𝑜𝑚: Capacitat nominal d’una batería (Ah).


84

SECCIÓ 6. Dimensionament del sistema de regulació

2.32 Dimensionament del subsistema de regulació híbrid

El regulador de càrrega gestiona l’energia que genera els mòduls fotovoltaics i el generador eòlic, de tal forma

que quan la lluminària pública està en funcionament l’energia generada s’utilitza per alimentar-la i l’excés

energètic s’emmagatzema per utilitzar-la en els moments en que hi hagi absència de sol o de vent. A més,

de realitzar el control del flux energètic, controla la tensió i el corrent que rep el banc de bateries, durant la

seva càrrega i dels diferents paràmetres elèctrics de la instal·lació. Serveix com a sistema de protecció contra

sobrecàrregues de la bateria.

Figura 63. Representació simple de l’estructura de la lluminària i funció del regulador (Font: Pròpia)

Per realitzar el dimensionament del regulador es necessari comprovar les seves entrades. El regulador

gestionarà el panell, l’aerogenerador , el sistema d’emmagatzematge i la càrrega, per tant es important tenir

en compte la corrent total consumida per les seves entrades, d’aquesta forma el màxim valor serà el valor

nominal d’intensitat suportada pel regulador. De la mateixa forma passa amb la potència, s’ha de tenir en

compte que el regulador escollit tingui un marge de potència ampli pels tres elements que porta incorporat.


85

Alhora d’escollir l’inversor òptim per la instal·lació d’estudi s’han de realitzar diferents comprovacions:

1. Comprovació del rang de potència màxima del regulador amb els panells fotovoltaics

Cal verificar que el valor de la potència nominal pic que pot prendre el camp fotovoltaic sigui inferior al valor

límit que pot suportar el inversor, mitjançant les següents condicions:

𝑃𝑐𝑎𝑚𝑝 𝑓𝑜𝑡𝑜𝑣𝑜𝑙𝑡𝑎𝑖𝑐 < 𝑃𝑟𝑒𝑔𝑢𝑙𝑎𝑑𝑜𝑟,𝑚à𝑥 (Eq. 91)

𝑁𝑃𝑉,𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙𝑠 · 𝑃𝑀𝑃𝑃,𝑚í𝑛 < 𝑃𝑟𝑒𝑔𝑢𝑙𝑎𝑑𝑜𝑟,𝑚à𝑥 (Eq. 92)

On:

𝑃𝑐𝑎𝑚𝑝 𝑓𝑜𝑡𝑜𝑣𝑜𝑙𝑡𝑎𝑖𝑐: Potència nominal pic que pot prendre el camp fotovoltaic (W).

𝑃𝑟𝑒𝑔𝑢𝑙𝑎𝑑𝑜𝑟,𝑚à𝑥: Potència màxima de funcionament del regulador (W).

𝑁𝑃𝑉,𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙𝑠: Número de panells fotovoltaics .

𝑃𝑀𝑃𝑃,𝑚í𝑛: Valor obtingut pel camp fotovoltaic en el següent del punt de màxima potencia (W).

2. Comprovació dels valors màxims i mínims de tensió del regulador amb els panells fotovoltaics

També s’ha de tenir en compte els valors màxims i mínims de tensió del regulador. Consisteix en verificar

que els valors de tensió d’operació de les diferents cadenes del camp fotovoltaic no sobrepassin els límits de

treball permesos pel regulador, tal i com es reflecteix en les següents condicions:

𝑉𝑟𝑒𝑔,𝑚í𝑛 < 𝑁𝑃𝑉,𝑠è𝑟𝑖𝑒 · 𝑉𝑂𝐶,𝑚ó𝑑 (Eq. 93)

𝑁𝑃𝑉,𝑠è𝑟𝑖𝑒 · 𝑉𝑂𝐶,𝑚ó𝑑 < 𝑉𝑟𝑒𝑔,𝑚à𝑥 (Eq. 94)

𝑉𝑟𝑒𝑔,𝑚í𝑛 < 𝑁𝑃𝑉,𝑠è𝑟𝑖𝑒 · 𝑉𝑀𝑃𝑃 (Eq. 95)

𝑁𝑃𝑉,𝑠è𝑟𝑖𝑒 · 𝑉𝑀𝑃𝑃,𝑚ó𝑑 < 𝑉𝑟𝑒𝑔,𝑚à𝑥 (Eq. 96)

On:

𝑉𝑟𝑒𝑔,𝑚𝑖𝑛: Límit inferior de tensió del regulador (V).

𝑉𝑟𝑒𝑔,𝑚à𝑥: Límit superior de tensió del regulador (V).

𝑁𝑃𝑉,𝑠é𝑟𝑖𝑒: Número de panells fotovoltaics connectats en sèrie .

𝑉𝑂𝐶,𝑚ó𝑑: Tensió en circuit obert del mòdul (V).

𝑉𝑀𝑃𝑃,𝑚ó𝑑: Tensió en el punt de màxima potencia del mòdul (V).


86

3. Comprovació de la intensitat màxima del regulador amb els panells fotovoltaics

Es comprovarà la intensitat màxima del regulador mitjançant la comparació de la corrent de curtcircuit de

cadascuna de les cadenes dels panells amb la tensió màxima permesa del regulador:

𝑁𝑃𝑉,𝑝𝑎𝑟𝑎𝑙·𝑙𝑒𝑙 · 𝐼𝑆𝐶,𝑐𝑎𝑑𝑒𝑛𝑎 < 𝐼𝑟𝑒𝑔,𝑚à𝑥 (Eq. 97)

On:

𝑁𝑃𝑉,𝑝𝑎𝑟𝑎𝑙·𝑙𝑒𝑙: Número de panells fotovoltaics connectats en paral·lel .

𝐼𝑆𝐶,𝑐𝑎𝑑𝑒𝑛𝑎: Intensitat de curtcircuit de les cadenes forades pels panells (A).

𝐼𝑟𝑒𝑔,𝑚à𝑥: Límit superior d’intensitat del regulador (V).

4. Comprovació de la potència màxima del regulador amb l’aerogenerador

Cal verificar que el valor de la potència nominal pic que té la turbina eòlica sigui inferior al valor límit que pot

suportar el inversor, mitjançant les següents condicions:

𝑃𝑒𝑟𝑜𝑔𝑒𝑛𝑒𝑟𝑎𝑑𝑜𝑟 < 𝑃𝑟𝑒𝑔𝑢𝑙𝑎𝑑𝑜𝑟,𝑚à𝑥 (Eq. 98)

On:

𝑃𝑎𝑒𝑟𝑜𝑔𝑒𝑛𝑒𝑟𝑎𝑑𝑜𝑟: Potència nominal pic que pot prendre l’aerogenerador(W).

𝑃𝑟𝑒𝑔𝑢𝑙𝑎𝑑𝑜𝑟,𝑚à𝑥: Potència màxima de funcionament del regulador (W).

5. Comprovació de la intensitat màxima del regulador amb l’aerogenerador

També es comprovarà que la intensitat de treball de l’aerogenerador no sobrepassi el marge permès pel

regulador

𝐼𝑎𝑒𝑟𝑜𝑔𝑒𝑛𝑒𝑟𝑎𝑑𝑜𝑟 < 𝐼𝑟𝑒𝑔,𝑚à𝑥 (Eq. 99)

On:

𝐼𝑎𝑒𝑟𝑜𝑔𝑒𝑛𝑒𝑟𝑎𝑑𝑜𝑟: Intensitat nominal de l’aerogenerador (A). Calculat com:

𝑃𝑎𝑒𝑟𝑜𝑔𝑒𝑛𝑒𝑟𝑎𝑑𝑜𝑟 = √3 · 𝑉 · 𝐼 · cos 𝜑 (Eq. 100)

𝐼𝑟𝑒𝑔,𝑚à𝑥: Intensitat màxima de funcionament del regulador (A)


87

6. Comprovació dels valors màxim i mínims de tensió del regulador amb les bateries (càrrega i

descàrrega)

𝑉𝑟𝑒𝑔,𝑏𝑎𝑡 𝑚𝑖𝑛 < 𝑁𝑏𝑎𝑡,𝑠è𝑟𝑖𝑒 · 𝑉𝑏𝑎𝑡,𝑛𝑜𝑚𝑖𝑛𝑎𝑙 (Eq. 101)

𝑁𝑏𝑎𝑡,𝑠è𝑟𝑖𝑒 · 𝑉𝑏𝑎𝑡,𝑛𝑜𝑚𝑖𝑛𝑎𝑙 < 𝑉𝑟𝑒𝑔,𝑏𝑎𝑡 𝑚à𝑥 (Eq. 102)

On:

𝑉𝑟𝑒𝑔,𝑏𝑎𝑡 𝑚𝑖𝑛: Valor de tensió mínim capaç de suportar el sistema de regulació (V).

𝑁𝑏𝑎𝑡,𝑠è𝑟𝑖𝑒: Número de bateries en sèrie de la instal·lació .

𝑉𝑏𝑎𝑡,𝑛𝑜𝑚𝑖𝑛𝑎𝑙: Valor de tensió nominal de la batería (V).

Els règim de càrrega i de descàrrega de les bateries té límits diferenciats per tant:

𝑉𝑟𝑒𝑔,𝑏𝑎𝑡 𝑚𝑖𝑛 < 𝑁𝑏𝑎𝑡,𝑠è𝑟𝑖𝑒 · 𝑁𝑏𝑎𝑡,𝑐𝑒𝑙·𝑙𝑒𝑠 · 𝑉𝑏𝑎𝑡,𝑐à𝑟𝑟𝑒𝑔𝑎 𝑛𝑜𝑚𝑖𝑛𝑎𝑙 (Eq. 103)

𝑁𝑏𝑎𝑡,𝑠è𝑟𝑖𝑒 · 𝑁𝑏𝑎𝑡,𝑐𝑒𝑙·𝑙𝑒𝑠 · 𝑉𝑏𝑎𝑡,𝑐à𝑟𝑟𝑒𝑔𝑎 𝑛𝑜𝑚𝑖𝑛𝑎𝑙 < 𝑉𝑟𝑒𝑔,𝑏𝑎𝑡 𝑚à𝑥 (Eq. 104)

On:



𝑁𝑏𝑎𝑡,𝑐𝑒𝑙·𝑙𝑒𝑠: Numero de cel·les que forma la bateria .

𝑉𝑏𝑎𝑡,𝑐à𝑟𝑟𝑒𝑔𝑎 𝑛𝑜𝑚𝑖𝑛𝑎𝑙: Valor de tensió nominal de la bateria en el règim de càrrega (V).

𝑉𝑟𝑒𝑔,𝑏𝑎𝑡 𝑚𝑖𝑛 < 𝑁𝑏𝑎𝑡,𝑠è𝑟𝑖𝑒 · 𝑁𝑏𝑎𝑡,𝑐𝑒𝑙·𝑙𝑒𝑠 · 𝑉𝑏𝑎𝑡,𝑑𝑒𝑠𝑐à𝑟𝑟𝑒𝑔𝑎 𝑛𝑜𝑚𝑖𝑛𝑎𝑙 (Eq. 105)

𝑁𝑏𝑎𝑡,𝑠è𝑟𝑖𝑒 · 𝑁𝑏𝑎𝑡,𝑐𝑒𝑙·𝑙𝑒𝑠 · 𝑉𝑏𝑎𝑡,𝑑𝑒𝑠𝑐à𝑟𝑟𝑒𝑔𝑎 𝑛𝑜𝑚𝑖𝑛𝑎𝑙 < 𝑉𝑟𝑒𝑔,𝑏𝑎𝑡 𝑚à𝑥 (Eq. 106)

On:



𝑁𝑏𝑎𝑡,𝑐𝑒𝑙·𝑙𝑒𝑠: Numero de cel·les que forma la bateria .

𝑉𝑏𝑎𝑡,𝑐à𝑟𝑟𝑒𝑔𝑎 𝑛𝑜𝑚𝑖𝑛𝑎𝑙: Valor de tensió nominal de la bateria en el règim de descàrrega (V).


88

SECCIÓ 7. Dimensionament de les seccions i proteccions del cablejat de la instal·lació híbrida

2.35 Secció del cablejat

Per dur a terme el càlcul de les seccions de cablejat s’ha de tenir en compte el Reglament Electrotècnic de

Baixa Tensió [23]. Mitjançant els valors que ofereix aquest recurs es calcularà la secció mínima normalitzada

que satisfarà les tres condicions següents:

Criteri de la caiguda de tensió: La diferencia de tensions causades entre un origen i un extrem de la

canalització ocasiona pèrdues de potència a causa de la circulació de corrent. Aquesta caiguda de

tensió ha de ser inferior als límits marcats pel Reglament en cada part de la instal·lació, amb l'objecte

de garantir el funcionament dels receptors alimentats pel cable, ja que una caiguda de tensió

excessiva en el cablejat farà augmentar les pèrdues de la instal·lació. Aquest valor està limitat pel

REBT.

Criteri de la intensitat màxima admissible. La temperatura del conductor del cable, treballant a plena

càrrega i en règim permanent, no haurà de superar en cap moment la temperatura màxima

admissible assignada dels materials que s'utilitzen per a l'aïllament del cable.

Criteri de la intensitat de curtcircuit: Un augment de la temperatura del cable pot provocar un

deteriorament dels materials aïllants que comportarà, en el pitjor dels casos un curtcircuit de la

instal·lació, per tant, la temperatura a la que pot arribar el conductor d’un cable no pot sobrepassar

la temperatura màxima admissible per l’aïllant del propi conductor.

Per procedir al càlcul de la secció del cablejat s’escollirà per la instal·lació una tipologia de cable preparat per

sistemes solars aïllats i eòlics, és a dir, cables unipolars amb doble aïllament i de gran resistència a la

intempèrie.

Per tota la part de corrent continua s’utilitzaran dos cables. La fórmula general pel càlcul de la secció del

cablejat en continua es:

𝑆 =2 · 𝐿 · 𝐼

𝜎 · 𝑈

(Eq. 107)

On:

𝑆: Secció del cablejat (mm2).

𝐿: Longitud del cablejat (m).

𝐼: Corrent que travessa la línia (A).

𝜎: Conductivitat del material elèctric (55 m/(𝛺·mm2)). .


89

𝑈: Caiguda de tensió total de la línia (V)

La fórmula general pel càlcul de la secció del cablejat en continua es:

𝑆 =√3 · 𝐿 · 𝐼

𝜎 · 𝑈

(Eq. 108)

Les caigudes de tensió recomanades pel subsistema son les següents:

SUBSISTEMA

CAIGUDA DE TENSIÓ

MÀXIMA

RECOMANACIÓ

Panell- Regulador 3% 1%

Aerogenerador-Regulador 3% 1,5%

Regulador- Bateries 1% 0,5%

Regulador-càrrega 2% 1%

Taula 3. Caigudes de tensió màxima admissible i les recomanacions per a cada part del subsistema de generació. (Font:

[23].)

Per a cadascun dels trams es calcularà la intensitat que li a travessa tenint en compte els elements d’origen i

dels extrems:

𝑷𝒂𝒏𝒆𝒍𝒍 − 𝑹𝒆𝒈𝒖𝒍𝒂𝒅𝒐𝒓 → 𝐼𝐹𝑉−𝑅𝐸𝐺 = 1,25 · 𝑛𝑝𝑝 · 𝐼𝑆𝐶 (Eq. 109)

On:

𝐼𝐹𝑉−𝑅𝐸𝐺: Intensitat que travessa pel conductor dels panells fotovoltaics al regulador (A).

𝑛𝑝𝑝: Número de panells fotovoltaics en paral·lel.

𝐼𝑆𝐶 : Intensitat de curtcircuit del panel fotovoltaic escollit (A).

Segons la ITC-BT-40 del Reglament Electrotècnic de Baixa Tensió, el dimensionament del cablejat per

instal·lacions generadores de baixa tensió ha d’estar dimensionat per una intensitat no inferior al 125% de la

màxima intensitat del generador i amb una caiguda de tensió entre el generador i el punt de connexió no

superior al 1,5%. Es per aquest motiu que a la L’eq 109 s’ha imposat un coeficient d’1,25 per mantenir aquest

marge de seguretat.

Pel tram de l’aerogenerador al regulador, el cablejat serà trifàsic i la intensitat serà calculada de la següent

manera:

𝑨𝒆𝒓𝒐𝒈𝒆𝒏𝒆𝒓𝒂𝒅𝒐𝒓 − 𝑹𝒆𝒈𝒖𝒍𝒂𝒅𝒐𝒓 → 𝐼𝐺𝐸𝑁−𝑅𝐸𝐺 = 1,25 · 𝐼𝑁 (Eq. 110)


90

On:

𝐼𝐺𝐸𝑁−𝑅𝐸𝐺: Intensitat que travessa pel conductor de l’aerogenerador al regulador (A).

𝐼𝑁: Intensitat nominal de treball de l’aerogenerador escollit (A).

El tram del regulador càrrega es procedirà de la següent manera tenint en compte que la lluminària es DC:

𝑹𝒆𝒈𝒖𝒍𝒂𝒅𝒐𝒓 − 𝑪à𝒓𝒓𝒆𝒈𝒂 → 𝐼𝐺𝐸𝑁−𝑅𝐸𝐺 = 1,25 ·𝑃𝑁

𝑉𝑁

(Eq. 111)

On:

𝐼𝐺𝐸𝑁−𝑅𝐸𝐺: Intensitat que travessa pel conductor del regulador a la càrrega (A).

𝑉𝑁: Voltatge nominal de treball del sistema (V).

Finalment, pel tram del regulador a les bateries s’escollirà la intensitat màxima que pot travessar el regulador,

és a dir, es compraran les tres intensitats que influeixen i s’escollirà el pitjor cas. Les intensitats possibles

seran les que travessa el panell-regulador, aerogenerador-regulador i el regulador-càrrega.

Obtingudes les intensitats per cada tram i el càlcul de la secció mitjançant l’Eq 108 es procedirà a l’aplicació

del criteri d’intensitat màxima admissible. Per dur a terme aquest mètode s’hauran d’utilitzar les taules

d’intensitats màximes admeses per la ITC-BT-19. Primerament s’ha d’escollir la disposició de cablejat

(A1,A2,B1,B2,C,E,F) i depenent del número de conductors, la tipologia d’aïllament i la secció calculada es

comprovarà que el valor d’intensitat tabulat no sobrepassa el valor calculat.

Figura 64. Taula d’intensitats màximes admissibles (Font: [23])


91

Per últim, per comprovar el criteri de corrent de curtcircuit es comprovarà a la temperatura a la que treballa

el cable.

𝑇 = 𝑇𝑜 + (𝑇𝑚à𝑥 − 𝑇𝑜) · (𝐼

𝐼𝑚à𝑥)

(Eq. 112)

𝑇: Temperatura a la que esta treballant el cable (°C).

𝑇𝑜: Temperatura ambient del conductor (°C).

𝑇𝑚à𝑥 :Temperatura màxima admissible pel conductor segons la tipologia d’aïllament (°C).

𝐼: Intensitat que circula pel conductor (A).

𝐼𝑚à𝑥: Intensitat màxima admissible pel conductor segons el seu aïllament.

2.36 Proteccions reglamentaries

Els dos principals elements de protecció son el magnetotèrmic i el fusible, que serveixen com a protecció

contra curtcircuits i sobreintensitats. A més, es disposarà de interruptor diferencials i posta a terra com a

mesura de seguretat per protegir a les persones d’accidents directes i indirectes provocats pel contacte amb

les parts actives de la instal·lació.

2.36.1 Fusibles

Quan se sobrepassa un nivell d'intensitat determinat, la temperatura del conductor augmenta i el fusible de

protecció es fon convertint-se així en un punt obert al circuit que impedeix el pas del corrent. Una vegada

que el fusible s'ha fos, l'única opció és reemplaçar-lo per un de les mateixes característiques. Aquests

elements estan constituïts per un material aïllant amb tapes de material conductor inserides en el cos aïllant.

La elecció del tipus de fusibles es realitza en funció de la tipologia d’element receptor a protegir.

Fusible TIPUS B: Fusibles domèstics. Nomes asseguren la protecció contra curtcircuits i no

protegeixen contra sobrecàrregues

Fusible TIPUS gG: Fusibles utilitzats per la protecció de conductors contres sobrecàrregues i

curtcircuits.

Fusible TIPUS aM: Fusibles generals d’acompanyament per la protecció de motors. Protegeixin

contra curtcircuits. La protecció contra sobrecàrregues requereix a utilització d’un relé tèrmic.


92

Els fusibles utilitzats per protegir les instal·lacions de corrent continu són els de fusió lenta com els "gL-gG",

i es connectaran al conductor actiu. Segons la ITC-BT-22 s’exposen els dues condicions que han de complir

els fusibles de la línia que han de protegir:

Figura 65. Condicions de coordinació (Font: Pròpia)

La primera condició exposada en l’Eq 113 indica que el fusible ha de deixar passar la corrent necessària per

que a instal·lació funcioni segons la demanda prevista, però sense permetre supera la coent que deteriori el

cable.

𝑪𝑶𝑵𝑫𝑰𝑪𝑰Ó 𝟏: 𝑰𝑩 ≤ 𝑰𝑵 ≤ 𝑰𝒁 (Eq. 113)

On:

𝐼𝑏: Corrent de disseny del subsistema corresponent. La intensitat de disseny es la calculada amb

anterioritat per càlcul de les seccions. (A).

𝐼𝑛: Corrent nominal del fusible (A). Valors normalitzats en la Figura 66.

Figura 66. Intensitats nominals normalitzats dels fusibles de baixa tensió (Font: [23])

𝐼𝑍: Corrent màxima admissible pel conductor protegit (Corrent màxima admissible escollida de

la Figura 64 per cada conductor dels subsistemes mencionats) (A).

La segons condició expressa que el cablejat pot suportar sobrecàrregues transitòries sense deteriorar-se fins

a un 145% de la intensitat màxima admissible i és en aquets moment, quan es sobrepassa aquest valor, el

fussible ha d’actuar.

𝑪𝑶𝑵𝑫𝑰𝑪𝑰Ó 𝟐: 𝑰𝟐 ≤ 𝟏, 𝟒𝟓 · 𝑰𝒁 (Eq. 114)

On:

𝐼2: Corrent que garantitza el funcionament efectiu de la protecció (A).

𝐼𝑍: Corrent màxima admissible pel conductor protegit (Corrent màxima admissible escollida de

la Figura 64 per cada conductor dels subsistemes mencionats) (A).


93

Figura 67. Corrent que garantitza el funcionament efectiu de la protecció (Font: [23])

Mitjançant ambdós condicions es definirà el fusible escollit per cada un dels subsistemes de la instal·lació.

2.36.2 Magnetotèrmics

El magnetotèrmic és un dispositiu de protecció contra curtcircuits i sobrecàrregues de la mateixa forma que

els fusibles però el seu avantatge principal es que re-connecten al circuit, és a dir, es poden rearmar desprès

duna sobrecàrrega per tornar-los a utilitzar.

Les característiques elèctriques d’un magnetotèrmic son les següents:

Tensió nominal.

Intensitat nominal.

Poder de tall, en unitats de kA per a una tensió determinada.

Nombre de pols.

Corba característica.

Tipus d'activació: tèrmica, magnetotèrmica, temporitzada o per protecció diferencial.


94

Figura 68. Corba de resposta d’un magnetotèrmic (Font:[37])

Intensitat nominal In: Intensitat nominal característica de l'aparell, més gran o igual que la de

càlcul o utilització de la línia. El magnetotèrmic romandrà indefinidament en servei quan es

recorreguda per aquest intensitat.

Intensitat de no funcionament Inf: És aquella que no provoca l'obertura tèrmica de l'interruptor

en el temps convencional d'una hora. En els circuits protegits per magnetotèrmics, aquesta

intensitat suposa una sobrecàrrega lleugera d'un 5% o un 13% de la In, segons la norma

d'homologació de del magnetotèrmic.

Intensitat de funcionament If: És aquella que provoca l'actuació segura del tret tèrmic en el

temps convencional Representa una sobrecàrrega que pot estar entre el 25%, 30%, i fins i tot el

45% de la In.

Intensitat mínima que no assegura del tret magnètic IM1: És aquell valor mínim de corrent que

provoca l’actuació del relé magnètic.

Intensitat mínima segura de tret del relé magnètic IM2: És aquella intensitat mínima que provoca

l’actuació del relé magnètic.

Intensitat de poder de ruptura IPR: És la més gran que pot tallar el relé magnètic sense

deteriorar-se.

Per escollir la intensitat nominal de la protecció magnetotèrmics s’ha de tenir en compte que la intensitat

de càlcul sigui menor o igual que la del interruptor escollit. Els valors normalitzats pels interruptors

magnetotèrmics:

Figura 69. Valors normalitzats d’intensitat nominal per interruptors magnetotèrmics (Font:[37])


95

2.36.3 Interruptor diferencial

Es tracta d'un dispositiu que permet detectar contactes indirectes i protegir d'ells als usuaris de la instal·lació

tallant el subministrament d'energia elèctrica.

La intensitat que ha de circular es igual o major que el magnetotèrmic que el precedeix amb una intensitat

diferencial residual màxima de 30 mA.

2.36.4 Posta a terra

Segons la ITC-BT-18 la posta a terra s’estableix amb l’objectiu de limitar la tensió que, amb respecte a terra,

puguin presentar en un moment donat les masses metàl·liques, assegurar l’actuació de les proteccions i

eliminar o disminuir els riscos que suposa un averia en els materials elèctrics utilitzats.

Per a la posta de terra es poden utilitzar elèctrodes, formats per plaques enterrades, piques verticals o

conductors enterrats horitzontalment. El tipus i la profunditat d'enterrament de la presa de terra han de ser

els necessaris de manera que la pèrdua d'humitat del sòl, la presència de gel o altres factors no alterin la

resistència de presa de terra prevista.

La secció dels conductors de protecció serà la indicada en la

Figura 70. Relació entre les seccions dels conductors de protecció i els de fase (Font: [23])

El valor de la resistència de terra es calcularà en funció de la resistivitat del terreny, la longitud de la pica o el

conductor de L, quan no es tracta d'una pica vertical, o el perímetre de la placa quan es tracti de una placa

soterrada.

𝑃𝑙𝑎𝑐𝑎 𝑒𝑛𝑡𝑒𝑟𝑟𝑎𝑑𝑎 → 𝑅 =0,8 · 𝜌

𝑃

(Eq. 115)

𝑃𝑖𝑐𝑎 𝑣𝑒𝑟𝑡𝑖𝑐𝑎𝑙 → 𝑅 =𝜌

𝐿

(Eq. 116)

𝐶𝑜𝑛𝑑𝑢𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑠𝑜𝑡𝑒𝑟𝑟𝑎𝑡 ℎ𝑜𝑟𝑖𝑡𝑧𝑜𝑛𝑡𝑎𝑙𝑚𝑒𝑛𝑡 → 𝑅 =2 · 𝜌

𝐿

(Eq. 117)

On:


96

𝑅: Resistencia de posta a terra (𝛺).

𝜌: Resistivitat del terreny (𝛺/m).

𝑃: Perímetre de la placa (m).

𝐿: Longitud de la pica o del concutor (m).

Segons la ITC-BT-09 d’enllumenat exterior “En les xarxes de terra, s’instal·lés com a mínim un elèctrode de

posta a terra cada 5 suports i sempre en el primer i ultima suport de cada lineal”.


97

3. DIMENSIONAMENT ANALÍTIC I

RESULTATS DE L’ESTUDI DE

L’ENLLUMENAT PÚBLIC AUTÒNOM

3.1. Descripció de l’actiu energètic

L’establiment escollit per a la implantació de les lluminàries autònomes és al passeig marítim de la costa de

Palamós. Més concretament, a l’anomenat Passeig del Mar (Figura 71). Aquesta ubicació es caracteritza per

tenir un gran aprofitament dels recursos solars i eòlics a causa de les brises marines provinents de diferents

direccions tal i com es pot veure en la Figura 73 i Figura 74. La utilització d’aerogeneradors d’eixos verticals,

tal i com s’ha demostrat amb anterioritat, permet obtenir, dintre dels marges possibles, la màxima energia

cinètica del vent des de totes les direccions provinents, això és gràcies al recorregut de les seves aspes i

l’avantatge de no orientar-se cap a una ubicació determinada, si no abastir un ampli rang d’àrea. A més,

l’emplaçament té una irradiació global solar suficientment elevada durant cinc mesos de l’any, el que provoca

un aprofitament òptim del recurs. El prototip de disseny s’ha implantat de forma teòrica en aquesta ubicació

per intentar minvar els efectes de la intermitència solar i eòlica i per demostrar a possibilitat d’implantació

d’un element públic totalment autònom i sostenible.


98

Esmentar que la zona escollida és lliure d’elements que poden provocar pèrdues a la instal·lació, tal i com es

justificarà en els diferents apartats i en els plànols corresponents.

La zona vermella fa referència a tota l’àrea d’implantació. El plànol de la ubicació es pot trobar a l’Annex III

Tot i que l’estudi es realitzarà per una lluminària, l’objectiu principal és abastir tot el passeig i per aquest

motiu es necessiten les dades d’interdistància entre els sistemes autònom i la seva eficiència energètica, a

més d’un estudi de viabilitat econòmica per ambdós casos.

Figura 71. Emplaçament del cas pràctic d’implantació de la lluminària autònoma (Font:[38])

En la Figura 72 es pot veure la vista aèria d’una zona exemplificativa del Passeig del Palamós. El passeig

complert es d’aproximadament 0,77 km.

Figura 72. Vista aèria del Passeig de Palamós (Font:[38])


99

Aquests diagrama mostra els dies per cadascun dels mesos on han hagut velocitats d’entre els 0 i els 61 km/h

l’any 2018. De forma general i per la majoria de mesos de l’any, la velocitat mitja de vent ha sigut de 19 km/h

que equival aproximadament als 5 m/s. Moltes turbines eòliques comencen a funcionar a partir d’aquetes

velocitats i per tant el recurs eòlic deixa de ser òptim, però els desenvolupaments tecnològics de mini eòlica

han aconseguit la realització de turbines que comencen a generar a velocitats molt petites per abastir a

sistemes de petita potència com es el cas d’estudi.

Figura 73. Diagrama de les velocitats del vent en Palamós (Font:[39])

Aquestes velocitats provenen de diferents direccions a causa de la proximitat al mar, tot i que la predominant

es del nord-oest.

Figura 74. Rosa dels vents en Palamós (Font:[39])


100

3.2. Problemàtiques energètiques i justificació de l’elecció

El Passeig del Mar és una zona d’oci de Palamós de gran amplada i per tant és necessari tenir tots els fanals

públics a màxima lluminositat durant la major part de la nit, podent únicament reduir la seva potència a altes

hores de la matinada quan la gent ja no està transitant . Això causa un augment del 12% del nivell mitjà de la

demanda energètica comparada amb els fanals de les diferents ciutats de Catalunya, és a dir, l’enllumenat

públic a Palamós consumeix el 52% de la demanda total del municipi . A més, s’ha de tenir en compte la

contaminació lumínica que provoquen, ja que la tecnologia de les bombetes del fanal son de vapor de sodi.

Per tant, no s’han aplicat mètodes per disminuir ni la taxa de consum, ja que les hores d’enllumenat i la

potència necessària son obligatòries per l’ús constant i la multitud de la gent al passeig, i tampoc s’ha realitzat

mesures correctives per estalviar energia mitjançant un canvi de tecnologia més recents i més òptimes com

son els LED.

Per tant, tenint en compte aquestes premisses i la forta dependència energètica, s’ha decidit la implantació

de l’actiu en aquest emplaçament per la quantitat de recursos energètics renovables disponibles i com a

disminució de la despesa energètica que l’ajuntament realitza cada any. La implantació d’un element públic

abastit per energies totalment sostenibles pot ajudar a la transició energètica fen-la efectiva i útil pel ciutadà.

3.3. Consideració òptima de la ubicació del projecte.

Abans de procedir al disseny i anàlisi de la lluminària és necessari comprovar en el mapa de zonificació de

contaminació lumínica i el mapa d’implantació d’un actiu energèticament eòlic, si les zones son compatibles

o si s’ha de canviar la ubicació per tal de fer factible el prototip de lluminària autònoma.

Si s’analitzen els dos mapes situats a l‘Annex I i l’Annex II del projecte es pot comprovar que Palamós es troba

en Zona 3 en quant a nivell de contaminació lumínica, això equival a una protecció moderada enfront la

contaminació, per tant, la costa de Palamós és una àrea que pot ser urbanitzable. A més, per la tipologia de

lluminària a escollit i basant-se en la Figura 7 ha de ser de tipologia III “Llums que tinguin menys del 15% de

radiància per sota dels 440 nm, dins del rang de longituds d'ona comprès entre 280 i 780 nm.”

Figura 75. Mapa de zonificació de contaminació lumínica. Palamós es troba en la Zona E3 (Font: Annex 2)


101

Pel que fa al mapa d’implantació d’un actiu eòlic, és una zona exempta de normativa ja que no es ni

incompatible ni condicionada a la declaració d’impacte ambiental i per tant es considera apte ja que no

repercuteix en cap parc natural ni ambiental.

Figura 76. Mapa d’implantació d’energia eòlica. Palamós es troba en la Zona compatible (Font: Annex 1)

3.4. Selecció, disposició de las lluminàries i valors de luminància

preestablerts

Per la realització del dimensionament del sistema és necessari escollir una laminària que compleixi amb els

requisits que regulen les normatives d’eficiència energètica actuals i que utilitzi la tecnologia mes recent i

sostenible per realitzar un impacte ambiental mínim, ja que és un dels propòsit principal del projecte. A més

s’haurà de tenir en compte la irradiància lumínica imposada per la tipologia de zona mostrat en l’apartat

anterior.

La lluminària escollida és la mostrada en la Figura 77 i en l’Annex IV del projecte. Es un fanal de la marca LUG

amb alimentació en continua de 24V adaptada per poder incorporar jocs de panells fotovoltaics i

aerogeneradors. La tecnologia escollida es LED per la seva eficiència, el baix manteniment i el se consum

reduït.

Figura 77. LUG lluminàries. Urbino Solar 24V LED (Font: Annex 4)

𝛷:Flux lluminós de 8300 lm

𝑉𝑁: 24V

𝑃𝑁: 51 W


102

Per comprovar l’eficiència energètica de la lluminària i determinar que els seus paràmetres estiguin dintre

dels marges es durà a terme el mètode dels lúmens (pàg 33) , el mètode del nou punts (pàg 35) i finalment

la comprovació de l’eficiència energètica del sistema (pàg 25).

Tenint en compte l’amplada de la via del Passeig del Mar i l’altura de la lluminària es podrà determina la

disposició dels fanals. La determinació de l’altura del fanal s’ha escollit per tal d’evitar qualsevol elements

constructiu que pogués produir pèrdues a la instal·lació i finalment s’ha obtingut un valor de 10 m, tot i així

aquest no serà el valor total de l’altura del fanal complet ja que la lluminària portarà un aerogenerador al

capdamunt instal·lat, però l’estudi lumínic s’ha de realitzat a l’altura justa d’on comença la trajectòria de llum.

L’amplada de la via tal i com es pot veure en la Figura 78 es de 13m.

𝑨

𝑯=

𝟏𝟑 𝒎

𝟏𝟎 𝒎= 𝟏, 𝟑 → 𝑫𝑰𝑺𝑷𝑶𝑺𝑪𝑰Ó 𝑷𝑶𝑹𝑻𝑬𝑳𝑳

(Eq. 118)

Segons la Figura 14 la disposició més òptima serà la de portell

Figura 78. Amplada de la via (Font: Pròpia)

Tenint en compte la classificació de les vies mostrada en la Figura 7 i que l’emplaçament d’estudi es una via

de vianants , la ubicació es classificarà com a VIA PEATONAL de classificació E, més concretament (Figura 21)

E1 , ja que la ubicació de l’actiu és dura a terme en un espai de vies amples amb parades d’autobusos i una

gran àrea comercial pels vianants on el flux de persones es elevat. Per tant s’escollirà una classe d’enllumenat

S1.


103

Figura 79. Elecció de la tipologia de via i lluminària a utilitzar (Font: Pròpia)

Com a conseqüència d’aquesta classificació lumínica es tindrà (segons Figura 24):

Em= 15 lux

E min= 5 lux

Mencionar que aquests valors son aproximats i que per realitzar els mètode de càlcul de la interdistància i

l’eficiència energètica de la lluminària els valors es veuran variats.

Per realitzar els diferents càlculs serà necessari els valors d’altres paràmetres lumínics com són el factor de

manteniment, el factor d’utilització. Per una lluminària LED s’imposa un valor de factor de manteniment de

0,96 i pel que fa al factor d’utilització i, segons la ITC-EA-04, i la tipologia d’enllumenat vial ambiental mostrat

en la Figura 15, aquets tindrà un valor de 0,55. Es podrien fer servir les gràfiques d’obtenció del factor

d’utilització però les mostrades en la Figura 16 però la via d’estudi no contempla les dues àrees de calçada i

vorera i per tant s’ha de fer ús de les taules proporcionades pel reglament d’eficiència energètica.

𝐟𝐦 = 𝐅𝐃𝐒𝐋 · 𝐅𝐅𝐒𝐋 · 𝐅𝐃𝐋𝐔 = 𝟎, 𝟗𝟗 · 𝟎, 𝟗𝟗 · 𝟎, 𝟗𝟖 = 𝟎, 𝟗𝟔

𝛈 = 𝟎, 𝟓𝟓

Calculats tots els paràmetres necessaris del terreny, lumínics i paràmetres elèctrics es realitzarà l’Eq 9 per

estimar la interdistància entre lluminàries:

𝐷 =𝜙 · 𝜂 · 𝑓𝑚

𝐸𝑚 · 𝐴→ 𝐷 =

8300 · 0,55 · 0,96

13 · 15= 22,474 𝑚 →

𝑑

ℎ=

22,474

10= 2,24

(Eq. 119)


104

Si comparem el valor de il·luminància mitja de la Figura 29, el fanal està situat entre 15 ≤ Em≤ 30, per tant

el valor d’iterdistància entre l’altra de la lluminària ha d’estar entre els marges de 3,5 ≤ Em≤ 2. Com aquets

resultat és correcte, es procedirà a la realització del mètode dels nous punts.

Figura 80. Comprovació dels valors d’iluminància mitja i la relació entre distàncies de la lluminària (Font: Pròpia)

Seguidament, aplicarem el mètode dels no punts per trobar el valor real de luminància mitja i mínima fent

us del Diagrama ISOLUX de la lluminària.

Figura 81. Diagrama ISOLUX de la lluminària LUX (Font: Annex IV)

La corba ISOLUX és superposarà successivament sobre el pla del terreny i es llegiran els valors de la

luminància en cada un dels nou punts i aquest mètode serà successiu per les tres lluminàries A, B i C.

Seguidament, tots els valors relatius de cada punt se sumaran i es calcularan els valors reals.

Figura 82. Mètode dels nou punts aplicat a la lluminària A (Font: Pròpia)


105

Figura 83. Mètode dels nou punts aplicat a la lluminària B (Font: Pròpia)

Figura 84. Mètode dels nou punts aplicat a la lluminària C (Font: Pròpia)

Punt 1 Punt 2 Punt 3 Punt 4 Punt 5 Punt 6 Punt 7 Punt 8 Punt 9

A 170 160 25 150 150 25 100 115 25

B 25 60 25 55 100 25 115 125 25

C 25 50 25 20 25 20 0 16 15

∑ 𝐸𝑖 𝑖𝑠𝑜𝑙𝑢𝑥 220 270 75 225 275 70 215 256 65

𝐸𝑖 𝑟𝑒𝑎𝑙 18,26 22,41 6,225 18,675 22,825 5,81 17,845 21,248 5,395

Taula 4. Valors d'il·luminància pels 9 punts i valors d'il·luminància reals (Font: Pròpia)

𝐸𝑟𝑒𝑎𝑙 = 𝐸𝑐

𝜙𝑟

𝜙𝑐· (

ℎ𝑐

ℎ𝑟)

2

= 𝐸𝑐 ·𝜙𝑟

ℎ𝑟2 ·

1

1000= 𝐸𝑐 ·

8300

102·

1

1000= 0,083 𝐸𝑐

(Eq. 120)

𝑬𝒎 =𝑬𝟏 + 𝟐𝑬𝟐 + 𝑬𝟑 + 𝟐𝑬𝟒 + 𝟒𝑬𝟓 + 𝟐𝑬𝟔 + 𝑬𝟕 + 𝟐𝑬𝟖 + 𝑬𝟗

𝟏𝟔= 𝟏𝟕, 𝟐𝟎𝟔

(Eq. 121)


106

Per tant, la il·luminància mitja i la il·lminància mínima tindran uns valors de:

𝑬𝒎 = 𝟏𝟕, 𝟐𝟎𝟔 𝐥𝐮𝐱

𝐄𝐦𝐢𝐧 = 𝟓, 𝟑𝟗𝟓 𝐥𝐮𝐱

Com el valor d’il·luminància mig no supera el 20% establert per les instruccions tècniques es calcularà el nou

valor d’interdistància de les lluminàries.

𝐷 =𝜙 · 𝜂 · 𝑓𝑚

𝐸𝑚 · 𝐴→ 𝐷 =

8300 · 0,55 · 0,96

13 · 17,206= 19,59 𝑚 = 𝟐𝟎 𝒎

(Eq. 122)

LA INTERDISTÀNCIA ENTRE LLUMIÀRIES SERÀ DE 20 m AMB UNA DISPOSICÓ PORTELL I UNA

IL·LUMINÀNCIA MITJA DE 17,206 lux.

3.5. Estimació del consum i dels paràmetres elèctrics i tècnics de la

instal·lació

Per realitzar aquest procediment se seguirà la metodologia de la Secció 3. Mitjançant els valors de l’enllaç

[29] s’han obtingut les taules mensuals de les hores d’encesa de la lluminària pública. Aquestes taules es

poden trobar en l’Annex V del projecte.

Per considerar el valor de tensió nominal de la instal·lació s’ha agafat com a referencia la tensió de treball de

la lluminària. Tenint en compte aquest valor, els dies d’autonomia escollits segons les energies utilitzades, la

potència necessària de la lluminària escollida amb anterioritat i les pèrdues de la instal·lació s’han obtingut

els valors d’energia necessaris que es mostraran a continuació:

VN = 24 𝑉

Dies d’autonomia: 5 dies

𝑃𝑁: 51 W

𝐾𝑇 = [1 − (𝐾𝐵 + 𝐾𝐶 + 𝐾𝑅 + 𝐾𝑋)] [ 1 −𝐾𝐴𝐷𝑜𝑢𝑡

𝑃𝐷,𝑚à𝑥 ] = 0,723 → 28%

Els valors escollits son els següents:

𝐾𝐴 : S’escull un valor 0,5% .

𝐾𝐵 : Per norma general, el seu valor es del 5%.

𝐾𝐶 :En aquets projecte no es farà ús de cap inversor per tant aquest valor serà nul. 𝐾𝑅: però Per defecte el seu valor es del 10%.

𝐾𝑋: Per defecte s’escull un valor del 10%.

𝐷𝑜𝑢𝑡 : S’escull un valor de 5 dies.

𝑃𝐷,𝑚à𝑥 : S’escull un valor del 70%


107

Taula 5. Consum energètic sense pèrdues (Font: Pròpia)

Taula 6. Consum energètic amb pèrdues (Font: Pròpia)

Consum

lluminària [W]

Hores al dia [h]

Consum energètic [Wh/dia]

Hores al dia

[h/mes]

Consum energètic [Wh/mes]

GENER 51 13:04 667,003 405,433 20677,100

FEBRER 51 12:04 615,734 338,050 17240,550

MARÇ 51 10:45 549,018 333,717 17019,550

ABIL 51 9:13 470,872 276,983 14126,150

MAIG 51 7:51 400,597 243,500 12418,500

JUNY 51 7:06 362,582 213,283 10877,450

JULIOL 51 7:30 382,856 232,717 11868,550

AGOST 51 8:45 446,771 271,567 13849,900

SETEMBRE 51 10:14 522,042 307,083 15661,250

OCTUBRE 51 11:37 592,724 360,283 18374,450

NOVEMBRE 51 12:49 654,330 384,900 19629,900

DESEMBRE 51 13:24 683,921 415,717 21201,550

Consum total (No pèrdues)

Pèrdues connexionat ∑

Consum energètic[Ah/dia]

Consum energètic [Wh/dia]

CONSUM TOTAL [Wh/mes]

GENER 27,792 4,169 31,961 44,192 1060,617 32879,141

FEBRER 25,656 3,848 29,504 40,796 979,093 27414,602

MARÇ 22,876 3,431 26,307 36,375 873,006 27063,185

ABRIL 19,620 2,943 22,563 31,198 748,744 22462,322

MAIG 16,692 2,504 19,195 26,542 636,998 19746,948

JUNY 15,108 2,266 17,374 24,023 576,550 17296,488

JULIOL 15,952 2,393 18,345 25,366 608,789 18872,459

AGOST 18,615 2,792 21,408 29,601 710,421 22023,050

SETEMBRE 21,752 3,263 25,014 34,588 830,111 24903,320

OCTUBRE 24,697 3,705 28,401 39,271 942,505 29217,643

NOVEMBRE 27,264 4,090 31,353 43,353 1040,465 31213,964

DESEMBRE 28,497 4,275 32,771 45,313 1087,519 33713,081


108

En els següents gràfics és pot comprovar la diferencia energètica tenint en compte el 28% de pèrdues. Tot i

que el valor és bastant elevat, es un valor típic de les instal·lacions solars, ja que estan exposades a qualsevol

inclemència climàtica i els dies d’autonomia que es proposen son bastant elevats, és per aquest motiu que

es necessita la generació d’un 28% més d’energia.

Gràfica 1. Necessitat energètica sense pèrdues. (Font: Pròpia)

Gràfica 2. Necessitat energètica considerant pèrdues. (Font: Pròpia)

0

100

200

300

400

500

600

700

800

Nec

essi

tat

ener

gèti

ca [

Wh

/dia

]

Mesos de l'any

Necessitat energètica sense pèrdues

0

200

400

600

800

1000

1200

Nec

essi

tat

ener

gèti

ca [

Wh

/dia

]

Mesos de l'any

Necessitat energètica amb pèdues


109

En aquest gràfics s’ha mostrat els valors energètics calculats i la diferencia que s’ocasiona cada mes al haver

de generar un 28% més d’energia. Això provocarà un petit sobredimensionament del sistema ja que s’haurà

d’escollir un panell i un aerogenerador de potència més elevada.

Gràfica 3. Necessitat energètica sense considerar pèrdues, considerant-les i la diferència energètica entre ambdós

càlculs (Font: Pròpia)

Gràfica 4. Necessitat energètica sense considerar pèrdues, considerant-les i la diferència energètica entre ambdós

càlculs amb una tipologia apilada (Font: Pròpia)

0

200

400

600

800

1000

1200

Nec

essi

tat

ener

gèti

ca [

Wh

/dia

]

Mesos de l'any

Consm total sense pèrdues

Consum total amb pèrdues

Diferència energètica

0

500

1000

1500

2000

2500

Nec

essi

tat

ener

gèti

ca [

Wh

/dia

]

Mesos de l'any


Consum total amb pèrdues

Consm total sense pèrdues


110

Gràfica 5. Necessitat energètica considerant pèrdues (mensual) (Font: Pròpia)

0

5

10

15

20

25

30

35

40

Nec

essi

tat

ener

gèti

ca [

kWh

/mes

]

Mesos de l'any


111

3.6. Subsistema energètic de producció fotovoltaica

3.6.1 Resultats de la geometria solar.

Seguint el procediment de càlcul mencionat en l’apartat 2.16 (pàg 46) es mostraran les gràfiques de les

trajectòries solars pels dies seleccionats dels solsticis i equinoccis de l’any. Les taules de dades i resultats es

mostraran en l’Annex VI.

ESTIU n=172

Dia de l'any n estiu 172

Declinació δ 23,45

Angle de sortida del sol ωs 91,36

Angle de posta del sol ωd -91,36

1r valor vector angle horari ωinfer 22,5

2n valor vector angle horari ωsuper -22,5

Taula 7. Resultats dels paràmetres solars pels solstici d’estiu i d’hivern (Font: Pròpia)

PRIMAVERA n=80

Dia de l'any n pimavera 80

Declinació δ -0,40





Taula 8. Resultats dels paràmetres solars pels equinoccis de primavera i tardor(Font: Pròpia)

Gràfica 6. Trajectòries solars (Font: Pròpia)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

-150 -100 -50 0 50 100 150

Alt

ura

so

lar

[º]

Azimut [º]

Solstici d'estiu

Solstici d'hivern

Equinocci de primavera

Equinocci de tardor

HIVERN n=355

Dia de l'any n hivern 355






TARDOR n=264

Dia de l'any n tardor 264







112

3.6.2 Anàlisi de la l’orientació i inclinació òptima dels panells fotovoltaics

La orientació de les plaques fotovoltaiques de les lluminàries dependrà de la ubicació que especifica on

s’implantin, és a dir, depenent de si es situen en la zona 1, 2 o 3 del mapa mostrat en la Figura 85 la seva

orientació variarà, ja que per obtenir la màxima radiació possible, a més de tenir una inclinació òptima, les

plaques han d’estar orientades al sud i per tant, estar respecte d’aquest a 0°. Per aconseguir això, les

lluminàries situades a la ZONA 1 tindran una orientació de 25° per estar completament orientades al sud,

a la ZONA 2 una orientació de 12° i a la 3 una orientació nul·la ja que l’angle de projecció de la normal a la

superfície que formen les plaques solars i el sud ja es nul·la per si mateixa.

Figura 85. Orientació dels mòduls fotovoltaics en funció de la ubicació del passeig (Font: Pròpia)

La inclinació dels panells fotovoltaics, tal i com es va explicar en el glossari solar, és l’angle que forma la

superfície de les plaques i la horitzontal del sól. (de 0 a 180ºC). S’ha de tenir en compte que els panells estaran

situats a una altura 10 i seran encastats al fanal públic i que per tant la superfície considerada serà paral·lela

al sol on esta situada la lluminària però de caire fictici. La determinació de la inclinació òptima dels mòduls

fotovoltaics s’ha realitzat mitjançant els dos mètodes descrits en l’apartat 2.17 (pàg 48).


113

Mitjançant el mètode del mes crític s’han obtingut els resultats següents:

Gd (Radiació solar global rebuda per diferents inclinacions [Wh/m2])

0 10 20 30 40 50 60 70

GENER 2010 2540 3020 3430 3740 3960 4080 4080

FEBRER 3020 3610 4130 4540 4840 5010 5050 4950

MARÇ 4390 4900 5300 5580 5720 5720 5570 5270

ABRIL 5310 5620 5810 5870 5790 5560 5200 4710

MAIG 6380 6520 6520 6380 6090 5660 5110 4430

JUNY 7210 7250 7140 6880 6460 5900 5210 4400

JULIOL 7160 7240 7180 6950 6570 6030 5350 4560

AGOST 6250 6540 6680 6670 6490 6140 5640 5010

SETEMBRE 4770 5240 5590 5800 5870 5780 5550 5170

OCTUBRE 3450 4000 4470 4820 5060 5170 5140 4970

NOVEMBRE 2200 2730 3200 3590 3890 4080 4170 4150

DESEMBRE 1760 2290 2770 3180 3510 3750 3880 3910

Taula 9. Valors de radiació sola global mensual (Font: Pròpia)

Dividint el valors de consum mensuals amb els valors d’irradiància s’obtenen els resultats següents:

Lmd /Gd

0 10 20 30 40 50 60 70

GENER 0,528 0,418 0,351 0,309 0,284 0,268 0,260 0,260

FEBRER 0,324 0,271 0,237 0,216 0,202 0,195 0,194 0,198

MARÇ 0,199 0,178 0,165 0,156 0,153 0,153 0,157 0,166

ABRIL 0,141 0,133 0,129 0,128 0,129 0,135 0,144 0,159

MAIG 0,100 0,098 0,098 0,100 0,105 0,113 0,125 0,144

JUNY 0,080 0,080 0,081 0,084 0,089 0,098 0,111 0,131

JULIOL 0,085 0,084 0,085 0,088 0,093 0,101 0,114 0,134

AGOST 0,114 0,109 0,106 0,107 0,109 0,116 0,126 0,142

SETEMBRE 0,174 0,158 0,148 0,143 0,141 0,144 0,150 0,161

OCTUBRE 0,273 0,236 0,211 0,196 0,186 0,182 0,183 0,190

NOVEMBRE 0,473 0,381 0,325 0,290 0,267 0,255 0,250 0,251

DESEMBRE 0,618 0,475 0,393 0,342 0,310 0,290 0,280 0,278

Taula 10. Valors mensuals de consum entre els valors d’irradiància solar(Font: Pròpia)


114

Per a cada inclinació s’escollirà el màxim quocient obtenint així el mes més crític. Aquest mes correspondrà

a aquell on la radiació solar global mitja sigui la menor per poder abastir el consum promig calculat. D’aquesta

forma es maximitzarà la captació energètica solar en el mes més crític escollint la inclinació òptima pel pitjor

dels casos. La inclinació més adient aplicant el mètode explicat es de 70º.

Si es segueix el criteri de màxima captació anual:

Gd (Radiació solar global rebuda per diferents inclinacions [Wh/m2])

0 10 20 30 40 50 60 70

ANY 4500 4880 5160 5310 5340 5230 4990 4630

Taula 11. Valors de radiació solar anual (Font: Pròpia)

Lmd /Gd

0 10 20 30 40 50 60 70

ANY 0,186 0,172 0,163 0,158 0,157 0,160 0,168 0,181

Taula 12. Valor anual de consum entre els valors d’irradiància solar(Font: Pròpia)

Mitjançant aquest criteri la inclinació òptima del panell es de 40°.

En el cas que els consums haguessin de ser estables durant tot l'any o bé més accentuats en els períodes

hivernals, s'haurà d'utilitzar la inclinació més adequada per al mes de desembre tal i com s’ha demostrat en

el primer criteri. Desembre és el mes en el qual la circumferència del sol al cel és més petita ja que aquest, es

troba a major proximitat de nosaltres. Això significa un menor nombre d'hores de sol al cap del dia. A més

durant aquesta època de l'any el sol incideix de manera indirecta no perpendicular a diferència de l'estiu.

Per tant, mitjançant el criteri del mes crític la inclinació idònia correspondria als 70º on es maximitza la

producció en el mesos amb menor radiació incident (desembre), tot i així els mesos hivernals no coincideixen

amb les majors necessitats energètiques de l’emplaçament, ja que el Passeig del Mar es un espai turístic molt

transitat en l’època estiuenca, per aquest motiu es considera que el criteri de màxima captació anual podria

afavorir l’energia obtinguda en el mesos de màxima radiació on el passeig ha d’aconseguir el seu rendiment

màxim.

Esmentar, a més, que el software utilitzat (PVGIS) marca una inclinació predeterminada que la considera

òptima per la ubicació del projecte obtenint un valor de 38º, molt proper al obtingut amb el criteri de màxima

captació energètica anual.

Per tant la inclinació escollida pels panells fotovoltaics es de 40°.


115

3.6.3 Resultats de l’estudi d’ombres

En aquest secció es mostrarà el resultats obtinguts de les ombres provocades pels elements propers. El

procediment de càlcul es va explicar en la secció d’ombres, més concretament en l’apartat 2.18 (pàg 49).

Primerament, abans de mostrar els resultats, cal mencionar que el Passeig del Mar esta constituït per una

filera d’arbres que podrien ocasionar alguna interferència a la lluminària. Tot i així, s’ha comprovat l‘altura

d’aquests i la seva disposició en la via i, la possibilitat de cobrir les plaques fotovoltaiques o interferir en la

captació de l’energia del vent es nul·la, ja que la seva altura màxima és de 4 metres i existeix un espai de 2,5m

entre la situació de la lluminària i els arbres. Pe tant, les lluminàries s’implantaran a 2,5 m davant de l’arbrat

i les plaques fotovoltaiques i l’aerogenerador estaran situats variïs metres per sobre de la copa més alta.

Primerament, es mostraran aquelles hores que es tindran en compte pel càlcul d’ombres, i com es va

esmentar nomes es consideraran aquelles hores on la radiació total rebuda es major del 12%.

Hora solar

ω θz [º] αs [º] γs [º] G [w/m2]

G [%]

A considerar

8:30 -52,5 81,343 8,657 -47,410 246,25 7,153 NO

9:30 -37,5 73,938 16,062 -35,533 402,00 11,678 NO

10:30 -22,5 68,539 21,461 -22,162 509,25 14,793 SI

11:30 -7,5 65,666 24,334 -7,552 563,75 16,376 SI

12:30 7,5 65,666 24,334 7,552 563,75 16,376 SI

13:30 22,5 68,539 21,461 22,162 509,25 14,793 SI

14:30 37,5 73,938 16,062 35,533 402,00 11,678 NO

15:30 52,5 81,343 8,657 47,410 246,25 7,153 NO

Taula 13. Hores a considerar pel càlcul de les ombres (Font: Pròpia)

Seguidament es determinaran les diferents altures de les ombres ocasionades dels diferents elements que

envolten la lluminària mitjançant la formula Eq 34. Aquests valors es mostra en l’apartat 2.18.1 Els elements

que produeixen ombres estan numerats en el plànol mostrat en l’Annex VI. Les ombres causades pels

diferents elements estaran exposades en els plànols de l’Annex VII I ‘Annex VIII.


116

γs [º] αs [º] h [m]

d ombra [m]

Edifici 5

-22,162 21,461 29,96 76,208

-7,552 24,334 29,96 66,250

7,552 24,334 29,96 66,250

22,162 21,461 29,96 76,208

Edifici 6

-22,162 21,461 30,38 77,276

-7,552 24,334 30,38 67,179

7,552 24,334 30,38 67,179

22,162 21,461 30,38 77,276

Edifici 7

-22,162 21,461 30,67 78,014

-7,552 24,334 30,67 67,820

7,552 24,334 30,67 67,820

22,162 21,461 30,67 78,014

Edifici 8

-22,162 21,461 29,716 75,588

-7,552 24,334 29,716 65,711

7,552 24,334 29,716 65,711

22,162 21,461 29,716 75,588

Mur perimetral

-22,162 21,461 0,64 1,628

-7,552 24,334 0,64 1,415

7,552 24,334 0,64 1,415

22,162 21,461 0,64 1,628

Element creador d'ombra

-22,162 21,461 2,5 6,359

-7,552 24,334 2,5 5,528

7,552 24,334 2,5 5,528

22,162 21,461 2,5 6,359

γs [º] αs [º] h [m]

d ombra [m]

Edifici 1

-22,162 21,461 61,12 155,469

-7,552 24,334 61,12 135,154

7,552 24,334 61,12 135,154

22,162 21,461 61,12 155,469

Edifici 2

-22,162 21,461 54,25 137,994

-7,552 24,334 54,25 119,963

7,552 24,334 54,25 119,963

22,162 21,461 54,25 137,994

Edifici 3

-22,162 21,461 45,88 116,703

-7,552 24,334 45,88 101,454

7,552 24,334 45,88 101,454

22,162 21,461 45,88 116,703

Edifici 4

-22,162 21,461 36,15 91,953

-7,552 24,334 36,15 79,938

7,552 24,334 36,15 79,938

22,162 21,461 36,15 91,953

Mur perimetral

-22,162 21,461 0,64 1,628

-7,552 24,334 0,64 1,415

7,552 24,334 0,64 1,415

22,162 21,461 0,64 1,628


117

Taula 14. Distància de les ombres causades pels elements propers (Font: Pròpia)

Figura 86. Posició del sol per cada hora del dia (Font:[40] )

γs [º] αs [º] h [m] d ombra [m]

Edifici 9

-22,162 21,461 75,72 192,606

-7,552 24,334 75,72 167,439

7,552 24,334 75,72 167,439

22,162 21,461 75,72 192,606

Edifici 10

-22,162 21,461 42,8 108,869

-7,552 24,334 42,8 94,643

7,552 24,334 42,8 94,643

22,162 21,461 42,8 108,869

Edifici 11

-22,162 21,461 73,648 187,336

-7,552 24,334 73,648 162,858

7,552 24,334 73,648 162,858

22,162 21,461 73,648 187,336

Mur perimetral

-22,162 21,461 0,64 1,628

-7,552 24,334 0,64 1,415

7,552 24,334 0,64 1,415

22,162 21,461 0,64 1,628


118

Tal i com es pot veure en la Figura 86 la direcció del sol genera ombres dels edificis en direcció contraria al

passeig marítim on estaran situades les faroles hibrides. Per aquest motiu, tot i que es mostraran les ombres

dels elements en l’Annex VIII, és important tenir en compte que l’afectació d’ombres es gairebé nul·la i

simplement podria ser causada per algun element puntual situat al passeig marítim que farà desplaçar les

faroles uns metres de separació però sempre mantenint la interdistancia de la lluminària per mantenir els

valors de flux lluminós.

Tenint en compte totes les ombres ocasionades en aquelles hores del dia on el sol esta més baix, s’han

establert cadascunes de les lluminàries possibles per tal d’optimitzar l’espai i evitant qualsevol obstacle, tant

ombres com arbres possiles.

Finalment, s’han obtingut 72 lluminàries instal·lades separades 20m, d’aquesta manera el Passeig del Mar

estarà ben il·luminat i optimitzat. (Annex XI)

Seguidament s’ha de comprovar que el percentatge de pèrdues de la radiació associades al l‘ombrejat no

superi els valors límits que imposa el Codi Tècnic de l’Edificació, també exposades en el del Plec de Condicions

Tècniques de l’IDAE. Per procedir al càlculs dels azimuts i les altures per poder respecta-ho sobre el diagrama

solar i trobar el percentatge de pèrdues per ombrejat, es fa ús de les fórmules propostes per “Duffie and

Beckman” tal i com es va mostrar en l’apartat 2.18.1 (pàg 49)

En l’emplaçament d’estudi, s’implantaran tres col·lectors per analitzar la seva posició respecte els diferents

vèrtex de la superfície. La llunyania dels elements possibles de creadors d’ombres possibilita reduir l’estudi a

pocs exemples de col·lectors ja si no fos així s’haurien d’implantar una gran quantitat i mirar un per un el

percentatge de pèrdues ocasionades.

Les taules de càlcul dels azimuts i altures solars de cadascun dels tres col·lectors respecte els vèrtex dels

elements estan mostrades en l’Annex IX. Els diagrames de trajectòries solars estan representats en l’Annex

X. Seguidament, es representarà el diagrama de trajectòries solars que engloba les pèrdues dels tres

col·lectors:


119

Figura 87. Diagrama de trajectòries solar amb les ombres dibuixades (Font:Pròpia)

Seguidament, s’ha determinat quin percentatge de cel·la del diagrama ocupen les ombres estudiades.

Cadascuna de les cel·les té correspost un factor de correlació que multiplicat pel valor del percentatge permet

obtenir les pèrdues totals que generen els col·lectors proposats Aquests factors s’han obtingut mitjançant

taules en funció de la inclinació i l’orientació de a instal·lació d’estudi. En aquest cas s’escollirà la taula que

mes s’aporpi als valors indicats.

Figura 88. Percentatges per cada cel·la del diagrama solar per β=35º i α=0º (Font:[17])

𝑃è𝑟𝑑𝑢𝑒𝑠 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙𝑠 = 0,2 · 𝐴5 + 1 · 𝐴7 + 1 · 𝐴9 + 1 · 𝐵7 + 1 · 𝐵9 + 0,3 · 𝐵10 +

+1 · 𝐵11 + 1 · 𝐵12 + 0,6 · 𝐶7 + 0,1 · 𝐶8 + 1 · 𝐶9 + 1 · 𝐶10 + 1 · 𝐶11 + 1 · 𝐶12

+0,5 · 𝐷7 + 1 · 𝐷9 + 1 · 𝐷10 + 1 · 𝐷11 + 1 · 𝐷12 + 1 · 𝐷13 + 1 · 𝐷14

(Eq.123)


120

𝑃è𝑟𝑑𝑢𝑒𝑠 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙𝑠 = 0,1 · 1,84 + 1 · 1 + 1 · 0,13 + 1 · 0,95 + 1 · 0,41 + 0,2 · 0,42 +

+1 · 0,01 + 1 · 0,02 + 0,5 · 1,27 + 0,1 · 1,08 + 1 · 0,62 + 1 · 0,52 + 1 · 0,12 + 1 · 0,1

+0,3 · 2,76 + 1 · 1,49 + 1 · 1,33 + 1 · 0,44 + 1 · 0,4 + 0,03 + 1 · 0,02 = 𝟗, 𝟒𝟐𝟗 %

(Eq.124)

Figura 89. Límit de pèrdues en instal·lacions fotovoltaiques aïllades de xarxa. (Font: Pròpia)

Tal i com es pot comprovar no es supera el límit de pèrdues establert per l’IDAE.

3.6.4 Anàlisi de la radiació de l‘emplaçament

L’anàlisi de la radiació de l’emplaçament s’ha realitzat mitjançant un mètode numèric i amb l’obtenció dels

valors de radiació amb el software com a mètode comparatiu per validar l’autenticitat del mètode.

L’explicació detallada d’ambdós casos s’ha realitat en l’apartat 2.21.1i 2.21.2 (pàg 53 i 58 respectivament).

Tots els càlculs estan detallats en les taules de l’Annex XII (Radiació numèrica) i l’Annex XIII (Radiació PVGIS).

A continuació, es mostraran les dues gràfiques obtingudes amb ambdós mètodes i els diferencies

ocasionades.

Gràfica 7. Radiació solar obtinguda mitjançant el mètode numèric (Font: Pròpia)

-200

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

0:00 2:24 4:48 7:12 9:36 12:00 14:24 16:48 19:12 21:36

Irra

dia

ció

[W

h/m

2]

Hores [h]

GENER

FEBRER

MARÇ

ABRIL

MAIG

JUNY

JULIOL

AGOST

SETEMBRE

OCTUBRE


121

Les unitats de radiació que mostra el programa PVGIS son en format de potència (W/m2), ja que mostra la

radiació cada 15 min. Per poder transformar el terme de potència en un d’energia és necessari correlacionar

les radiacions solars que conformen una hora i per tant, fer el sumatori dels quatre termes horaris i dividir-

los entre quatre per obtenir el terme d’energia en aquella hora determinada. Realitzats aquest canvis es

mostra la gràfica següent per poder-la comparar amb el mètode numèric:

Gràfica 8. Radiació solar obtinguda mitjançant PVGIS (Font: Pròpia)

Mitjançant els dos mètodes s’obtenen grans diferències. Les gràfiques següents (Gràfica 9 i Gràfica 10)

mostren quanta més radiació s’aconsegueix amb el mètode numèric. Això ve donat per la antiguitat del

mètode i la actualitat de les dades del programa escollit. Actualment, el creixement de la contaminació

atmosfèrica i l’augment dels gasos defecte hivernacle provoquen que les diferents radiacions terrestres que

arriben a la superfície ho facin en diferent proporció i no en un volum tan important en quant a radiació

directa. El mètode numèric no contempla rendiments, les dades de temperatura evolucionades anualment

en l’emplaçament ni les evolucions meteorològiques en la ubicació, es per aquest motiu que s’obtenen

aquests valors tan elevats. El software PVGIS és un software actualitzat de forma constant tenint en compte

els moviments continus de temperatura i recursos solars i es per això que s’ha decidit utilitzar els valors

d’irradiància mitjançant PVGIS per seguir amb el dimensionament del camp fotovoltaic ja que els valors

resultants son més actualitats i coherents.

-100

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0:00 2:24 4:48 7:12 9:36 12:00 14:24 16:48 19:12 21:36

Irra

dià

nci

a [W

h/m

2]

Hores [h]

GENER

FEBRER

MARÇ

ABRIL

MAIG

JUNY

JULIOL

AGOST

SETEMBRE


122

Gràfica 9. Diferència de valors d’irradiància mitjançant ambdós mètodes (Font: Pròpia)

Gràfica 10. Diferència de valors d’irradiància mitjançant ambdós mètodes en format de dades promitjades (Font:

Pròpia)

-100,000

0,000

100,000

200,000

300,000

400,000

500,000

600,000

700,000

800,000

0:00 2:24 4:48 7:12 9:36 12:00 14:24 16:48 19:12 21:36

Irra

dià

nci

a [W

h/m

2]

Hores [h]

GENER

FEBRER

MARÇ

ABRIL

MAIG

JUNY

JULIOL

AGOST

SETEMBRE

OCTUBRE

NOVEMBRE

0

50

100

150

200

250

300

Dif

erèn

ci d

'irra

dià

nci

a [W

h/M

2]

Mesos de l'any


123

3.6.5 Distribució dels mòduls fotovoltaics i elecció dels panell òptim

Tenint en compte les equacions exposades en l’apartat 2.22.1 (pàg 59) s’ha realitzat el càlcul de l’energia que

han de proporcionar els mòduls fotovoltaics per assolir la necessitat energètica. Per escollir el panell òptim

s’ha de tenir en compte que la lluminària estarà abastida per energia eòlica a més de l‘energia proporcionada

pel recurs solar, per tant no s’ha de sobredimensionar el sistema i tenir en copte aquesta premissa. Per

comprovar quin panell seria l’adequat s’ha fet un estudi energètic de diferents panells per comprovar la

validesa de cadascun d’ells. Seguidament, es mostrarà una taula dels estudis mencionats on hi representarà

l’energia proporcionada pel mòdul, el numero de panells en paral·lel i en sèrie i el conjunt total.

Potència del mòdul [W] Imp [A] Vmp [V] E mòdul [Ah/dia] n pp n ps Nº total mòduls

75 4,02 18,64 18,230 2,486 1,288 6

85 4,94 17,2 22,402 2,023 1,395 6

90 5,03 17,9 22,810 1,987 1,341 4

100 5,43 100 24,624 1,840 1,304 4

Taula 15. Estudi de mòduls (Font: Pròpia)

Tot i així s’ha considerat que el numero de mòduls era massa elevat per tots els cassos representats i que la

generació elèctrica estaria massa sobredimensionada. Així que, tenint en compte que el voltatge nominal

dels mòduls escollits es de 12V i que la instal·lació treballa a 24V, s’ha fet un anàlisi de l’energia que

generarien els quatre panells proposats si s’instal·lessin en el a lluminària 2 mòduls connectats en sèrie per

proporciona els 24V.

Seguidament, es mostraran les gràfiques obtingudes de la producció energètica produïda per cadascuna de

les propostes anteriors comparades amb la necessitat energètica necessària:


124

Gràfica 11. Energia diària generada amb un panell de 75W i necessitat energètica diària (Font: Pròpia)

Gràfica 12. Energia diària generada amb un panell de 85W i necessitat energètica diària (Font: Pròpia)

0

200

400

600

800

1000

1200En

ergi

a [W

h/d

ia]

Mesos de l'any

Necessitat energètica

Energia generada

0

200

400

600

800

1000

1200

Ener

gia

[Wh

/dia

]

Mesos de l'any


Energia generada


125

Gràfica 13. Energia diària generada amb un panell de 90 W i necessitat energètica diària (Font: Pròpia)

Gràfica 14. Energia diària generada amb un panell de 100 W i necessitat energètica diària (Font: Pròpia)

Si comparem els quatre gràfics es pot comprovar que l’ús de dos panells connectats en sèrie es suficient com

per abastir una gran part de la demanda energètica tenint en compte que encara s’ha d’incloure l’energia

generada pel vent. Els panells de 90W i 100W generen suficient energia com per abastir tota la instal·lació

utilitzant un suport d’emmagatzematge, però això sobredimensiona la instal·lació i la limita tenint en compte

que si l’energia generada esperada no s’aconsegueix per inclemències meteorològiques els sistema es queda

sense abastiment complet. Els panells que més s’adapten a la situació analitzada son els de 70W i 85W. S’ha

0

200

400

600

800

1000

1200En

ergi

a [W

h/d

ia]

Mesos de l'any


Energia generada

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

Ener

gia

[Wh

/dia

]

Mesos de l'any


Energia generada


126

considerat que per assegurar una bona aportació energètica sense sobrepassar els límits de generació

s’escollirà el panell de 85W.

Les característiques tècniques del panell es mostren en les taules que apareixen a continuació i més

concretament en l’Annex XIV .

Característiques elèctriques del mòdul fotovoltaic: Solar Land 85W (STC)

Màxima Potència [Pmàx] 85 WP

Voltatge de circuit obert [VOC] 21,6 V

Corrent de curtcircuit [ISC] 5,50 A

Voltatge al punt de màxima potència [Vmpp] 17,2 V

Corrent al punt de màxima potència [Impp] 4,94 A

Eficiència del módul [ηm] 16,5%

Taula 16. Característiques físiques del mòdul fotovoltaic Solar Land 85W (Font: Pròpia)

Coeficients de temperatura del mòdul fotovoltaic: Solar Land 85W

Pmàx [γ] -0,05 %/ºC

VOC [β] -0,08 %/ºC

ISC [α] 0,065 %/ºC

Taula 17. Coeficients de temperatura del mòdul fotovoltaic Solar Land 85W (Font: Pròpia)

Figura 90. Panell solar SolarLand 85W (Font:Pròpia)


127

3.6.6 Producció fotovoltaica

El càlcul de la producció fotovoltaica s’ha realitzats mitjançant els dos mètodes plantejats en l’apartat 2.23.1

i 2.23.2 (pàg 61). Tenint en compte el mòdul escollit, a continuació, es mostraran els valors de producció

energètica calculats.

HSP Model simplificat

E mòdul [Wh/mes] E mòdul [Wh/mes]

GENER 22180,260 20727,997

FEBRER 25895,698 26869,213

MARÇ 33880,584 31357,766

ABRIL 33194,713 31329,975

MAIG 36063,658 32420,047

JUNY 37096,095 32445,384

JULIOL 38867,292 33404,098

AGOST 38421,495 32847,886

SETEMBRE 33627,563 30124,431

OCTUBRE 29973,565 26509,735

NOVEMBRE 22283,169 20932,068

DESEMBRE 20805,842 19254,609

Any 372134,37 338223,216

Taula 18. Producció energètica mitjançant les Hores Solars Pic i el mètode simplificat (Font: Pròpia)

Tot i que els valors obtinguts presenten diferencies mínimes, s’ha optat per escollir el mètode simplificat.

Això es degut a que el mètode implementat utilitza valors exactes dels panells fotovoltaics com els seus

coeficients i paràmetres elèctrics en condicions estàndards de funcionament, a més de tenir en compte tots

els valors de rendiment de a instal·lació. Aquet mètode és completament nou, però ha sigut simulat en els

laboratoris de la Universitat Politècnica de Barcelona i ha sigut verificat per la seva exactitud de representació

de dades tal i com es mostra i amb el mètode de les hores solar pic, nomes es poden considerar valors de

radiació sense tenir en compte els valors dels coeficients del panell escollit.


128

Gràfica 15. Producció solar mitjançant ambdós mètodes i diferencies ocasionades (Font: Pròpia)

Gràfica 16. Gràfica apilada dels valors del mètode simplificat i diferència ocasionada (Font: Pròpia)

GENERFEBRE

RMARÇ ABRIL MAIG JUNY JULIOL AGOST

SETEMBRE

OCTUBRE

NOVEMBRE

DESEMBRE

E modul simpl. 20728 24269 31358 30319 32420 32445 33404 32848 29153 26510 20257 19255

E modul (HSP) 22180 25896 33881 33195 36064 37096 38867 38421 33628 29974 22283 20806

Dif. energètiques 1452 1627 2523 2875 3644 4651 5463 5574 4475 3464 2026 1551

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

45000

Pro

du

cció

en

ergè

tica

[W

h/m

es]

Mesos de l'any

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

45000

Ener

gia

[Wh

/mes

]

Mesos de l'any


Mètode simplificat


129

Gràfica 17. Producció solar mitjançant el mètode simplificat (Font: Pròpia)

En l’Annex XV estan exposades les taules de càlcul de la producció solar mitjançant el mètode simplificat i les

Hores Solars Pic.

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000En

ergi

a [W

h/m

es]

Mesos de l'any


130

3.7. Subsistema energètic de producció eòlica

3.7.1 Estudi del recurs eòlic de l’emplaçament

Inicialment, per a dur a terme l’estudi eòlic es necessita conèixer el recurs eòlic disponible, conèixer el terreny

d’ubicació i l‘alçada de muntatge del aerogeneradors. L’alçada de l’aerogenerador per defecte serà de 12 m,

tal i com es pot comprovar en la Figura 91, la figura mostrada es un prototip de disseny no real.

Figura 91. Exemplificació d’un prototip de lluminària auttònoma (Font:Pròpia)

Actualment, per poder conèixer la velocitat del vent d’una localitat determinada hi ha dos vies alternatives:

analitzant els paràmetres de la Distribució de Weibull, obtingut mitjançat la web d’Enair [41] ó amb l’obtenció

de les velocitats del vent obtingudes a partir de [42] ó [43]. De forma comparativa s’han analitzat les dades

de les tres fonts i s’han comprovat la validesa dels seus resultats.

Primerament, s’ha calculat la probabilitat horària de tenir diferents velocitats del vent amb es paràmetres de

Weibull explicats en l’aparat 2.29.1 (pàg 75). Les gràfiques següents mostren els resultats obtinguts amb es

valor de K i C de l’aplaçament escollit. Per calcular les probabilitats s’ha utilitzat l’Eq 80 descrita en l’apartat

2.29.1 (pàg 75).


131

Per els següents paràmetres de Weibull s’obté que:

K=1,6

C= 5,9

Velocitat vent [m/s]

P(V) P(V) [%] Hores any

[h]

0 0,000 0,000 0,000

1 0,086 8,609 754,173

2 0,117 11,688 1023,845

3 0,128 12,761 1117,875

4 0,125 12,508 1095,679

5 0,114 11,413 999,735

6 0,099 9,862 863,879

7 0,081 8,149 713,874

8 0,065 6,480 567,664

9 0,050 4,980 436,239

10 0,037 3,710 325,000

11 0,027 2,686 235,291

12 0,019 1,893 165,850

13 0,013 1,301 113,993

14 0,009 0,873 76,498

15 0,006 0,573 50,176

16 0,004 0,368 32,198

17 0,002 0,231 20,230

18 0,001 0,142 12,454

19 0,001 0,086 7,517

20 0,001 0,051 4,450

21 0,000 0,030 2,586

22 0,000 0,017 1,476

23 0,000 0,009 0,827

24 0,000 0,005 0,456

25 0,000 0,003 0,247

26 0,000 0,002 0,131

27 0,000 0,001 0,069

28 0,000 0,000 0,036

29 0,000 0,000 0,018

30 0,000 0,000 0,009

Taula 19. Probabilitat de tenir determinades velocitats de vent a l’any (Font: Pròpia)


132

La ubicació de l‘aerogenerador és un espai terrestre on la possibilitat de trobar obstacles es bastat elevada.

Tot i així la seva alçada es de 12 m i, si s’analitza l’espai a l‘alçada establerta, no hi ha cap edifici proper, ni

cap arbre que pugui interrompre la direcció i velocitats del vent. Com l’emplaçament és “onshore”, és a dir,

en la superfície terrestre, les velocitats del vent no seran extremadament elevades tal i com es pot veure en

les gràfiques següents:

Gràfica 18. Probabilitat del vent en el temps (Font: Pròpia)

Gràfica 19. Probabilitat del vent en hores a l’any (Font: Pròpia)

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33

P(V

) [%

]

Velocitat del vent[m/s]

Probabilitat del vent en el temps

0,00

200,00

400,00

600,00

800,00

1000,00

1200,00

1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112131415161718192021222324252627282930

Ho

res/

any

[h

]

Velocitat del vent[m/s]

Probabilitat del vent en hores/any


133

De la mateixa forma es procedirà al càlcul de les variables de Weibull amb els valors de velocitat de vent

mitjans per cada dia de l’any. Per obtenir aquest valors s’ha de tenir en compte l’alçada d’obtenció, és a dir,

l’estació meteorològica ha d’estar a la mateixa alçada que l’aerogenerador escollit si no els valors s’haurien

de variar mitjançant l’Eq 79.

Les dades han sigut extretes del servidor d’Aemet escollint l’estació meteorològica de Palamós de 12 m

d’alçada, per aquets motiu els valors no es veuran variats i es treballarà amb les dades extretes directament

de la web.

Per calcular els paràmetres de Weibull s’han utilitzat les formules mostrades en l’apartat 2.29.1 (pàg 75),

més concretament, les Eq 83, 84 i 85 i s’han diferenciat les dades per estacions, obtenint que:

Gràfica 20. Paràmetres de Weibull (Hivern) (Font: Pròpia)

Gràfica 21. Paràmetres de Weibull (Primavera) (Font: Pròpia)

y = 2,7723x - 4,7085

R² = 0,9842

-2,5

-2

-1,5

-1

-0,5

0

0,5

1

1,5

2

0 0,5 1 1,5 2 2,5

Ln

[-L

n Q

]

Ln(v)

y = 2,8194x - 5,0798

R² = 0,9524

-2

-1,5

-1

-0,5

0

0,5

1

1,5

2

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3

Ln[-

Ln

Q]

Ln(v)


134

Gràfica 22. Paràmetres de Weibull (Estiu) (Font: Pròpia)

Gràfica 23. Paràmetres de Weibull (Tardor) (Font: Pròpia)

RESUM DADES DE LA DISTRIBUCIÓ DE WEIBULL

K C V avg

HIVERN 2,772 5,465 4,86

PRIMAVERA 2,819 6,060 5,39

ESTIU 3,686 5,203 4,63

TARDOR 2,188 5,376 4,78

Valors promig

2,867 5,526 4,91

Taula 20. Resum de dades de la Distribució de Weibull (Font: Pròpia)

y = 3,6861x - 6,0789

R² = 0,9792

-0,5

0

0,5

1

1,5

2

0 0,5 1 1,5 2 2,5

Ln

[-L

n Q

]

Ln(v)

y = 2,1882x - 3,6803

R² = 0,9675

-1

-0,5

0

0,5

1

1,5

0 0,5 1 1,5 2 2,5

Ln

[-L

n Q

]

Ln(v)


135

Tal i com es pot comprovar, si comparem el valor de K i C promig obtingut, el valor de C es molt semblant al

trobat en la web d’Enair, aquest paràmetre de forma indica, com ja es va veure, la direcció i la força del vent

a més de ser un paràmetre proporcional a la velocitat mitja i que, en aquest cas es compleix, ja que si es

comparen els historiogrames mostrats en les Gràfica 18 i Gràfica 19 es pot comprovar que la velocitat que es

més comú en aquesta ubicació ronda els 5 m/s, valor obtingut de forma semblant en la Taula 20 . El valor k

depèn molt de les estacions de l’any i es el que més varia al llarg de l’any. Es pot considerar que les dades de

vent son vàlides ja que els paràmetres de Weibull son bastant semblants als originals trobat en el servidor

web. Les taules en funció de l’estació de l’any per obtenir els valrs dels paràmetres de Weibull esta exposades

en l’Annex XVI.

3.7.2 Elecció de l’aerogenerador d’eix vertical òptim

Per escollir l’aerogenerador òptim s’ha realitzat el mateix mètode que amb l’energia solar. S’han provat

diferents aerogeneradors tenint en compte la seva potència energètica resultant i la necessitat energètica

per abastir la instal·lació.

Energia total generada [kWh/any] Necessitat energètica [kWh/any]

500 W 1327,380 306,806

300 W 796,534 306,806

100 W 387,689 306,806

Taula 21. Taula de producció energètica eòlica i necessitat energètica (Font: Pròpia)

La tipologia d’aerogenerador d’eix vertical en el mercat encara no és un element gaire estés, per aquest

motiu les diferents games de potència es distancien tant. Amb l’aerogenerador de 100W, s’obtenen energies

poc superiors al valors de necessitat energètica i s’ha considerat molt just per la problemàtica del recurs eòlic,

ja que no es una energia que es pugui proporcionar de forma constant. A més, i com es veurà en el capítol

de simulació energètica, si s’utilitzés un aerogenerador de 100W, en aquells moments on la bateria estigues

totalment descarregada, no es podria abastir en cap dels casos la demanda necessària, fins i tot en aquells

dies on la producció del recurs solar i eòlics màxima no s’arribaria a generar suficient energia. Per tant, tot i

sobrepassat alguns mesos el límit de demanda, s’ha optat per l’elecció de l’aerogenerador de 300W. (La

fitxa tècnica es troba en l’Annex XVII).


136

Figura 92. Aerogenerador d’eix vertical ETNEO DS300 (Font:Pròpia)

Les característiques principals d’aquesta turbina eòlica és la combinació de l’aerogenerador Darriueus i

Savonius. Al tenir una turbina de la tipologia Savonius proporciona quatre aspes interiors amb obertures

orientades als 4 punts cardinals, sempre a punt per capturar el vent, molt útil pel començament de la rotació

del generador eòlic amb vents baixos, ja que la turbina comença a funcionar als 2,2 m/s. El fet de combinar-

se amb un aerogenerador Darrieus amb aspes exteriors permeten que la turbina funcioni molt bé amb

turbulències o forts vents. La seva velocitat de tall per deixar de funcionar i que els seu seus elements no es

facin malbé es de 15,5, tot i així la turbina esta preparada per suportar velocitats de vent de 60 m/s quan esta

aturada i evitar danys en les aspes que son les parts més fràgils. A més, la turbina és ideals per a la connexió

a la xarxa o aïllada completament utilitzant sistemes d’emmagatzematge d’energia amb mòduls fotovoltaics

per garantir una major capacitat de tota la solució d’emmagatzematge.

3.7.3 Producció eòlica

Pel càlcul de la producció eòlica es faran us de dues variables:

Hores al mes on s’obtenen les diferents velocitats del vent [h/mes]. Aquests valors, com ja s’ha

comprovat anteriorment, s’obtindran de la web d’Aemet [42] ja que son perfectament vàlids al

obtenir els mateixos paràmetres de Weibull que amb la web d’Enair [41].

Gràfica de potència de la turbina eòlica. La gràfica esta dividida en diferents parts correlacionades

amb la velocitat de vent. Aquest valors que divideixen la corba son els anomenats “cut-in speed”,

“rated speed” i “cut-out” mencionats i descrits en l’apartat 2.31 (pàg 79)

Per poder obtenir l’energia generada és necessari descomposar la gràfica de l’aerogenerador escollit i

multiplicar les hores mensuals que corresponen a cada velocitat per la potència que genera la turbina en

aquell velocitat determinada. Per descomposar la gràfica es divideix la mateixa en tres rectes amb diferents

pendents que coincideixen amb els punts característics de les gràfiques de les turbines eòliques (anomenats

“cut-in speed”, “rated speed” i “cut-out”).


137

TURBINA EÒLICA DS 300

Potència nominal [W] 300 W

Velocitat cut-in [m/s] (a) 2,2

Velocitat mitja [m/s] (b) 12,5

Velocitat cut-off [m/s] (c) 15

Taula 22. Dades de la turbina eòlica DS300 (Font: Pròpia)

ZONA 1. Es una recta de pendent nul. L’equació de la recta és la següent:

𝑦 = 2 (Eq. 125)

ZONA 2. Sabent que l‘aerogenerador comença a funcionar amb una velocitat de 2,2 m/s i s’arriba a

adquirir una potència nomina (300 W) als 12, 5 m/s. l’equació de la recta és la següent:

𝑦 = 29,129𝑥 − 64,077 (Eq. 126)

ZONA 3. L’aerogenerador mantindrà la seva potència nominal fins els 15 m/s. l’equació de la recta

és la següent:

𝑦 = 300 (Eq. 127)

Gràfica 24. Gràfica de potència de la turbina eòlica DS300. (Font: Pròpia)

0

50

100

150

200

250

300

350

-1 1 3 5 7 9 11 13 15

Po

tèn

cia

[W]

Velocitat del vent [m/s]

Corba de potència DS300


138

Gràfica 25. Gràfica de potència de la turbina eòlica DS300 dividida en zones (Font: Pròpia)

Tenint en compte els marges de velocitats i l‘equació a aplicar depenent d’aquest valors, es calcularà l’energia

eòlica generada cadascun dels mesos.

Gràfica 26. Energia eòlica generada mensualment (Font: Pròpia)

Si comparem l’energia generada de forma eòlica i la necessitat energètica podem comprovar que molts

mesos s’abasteix la demanda de forma total. S’ha de tenir en compte que com es va esmentar, es necessita

un excés energètic per abastir els dies d’autonomia (5 dies) quan no es pugui fer us dels recursos eòlics i

solars.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

Ener

gia

[kW

h/m

es]

Mesos de l'any


139

Gràfica 27. Energia eòlica generada i necessitat energètica mensual (Font: Pròpia)

Les taules de càlcul de producció eòlica es troben en l’Annex XVIII.

3.8. Producció total d’energia híbrida

Tenint en compte l’energia híbrida produïda amb l’energia solar (Gràfica 17) i amb energia eòlica (Gràfica

27) s’ha constituït una gràfica que unifica les dues generacions i La necessitat energètica total.

Gràfica 28. Energia híbrida generada, necessitat energètica i sobrant energètic (Font: Pròpia)

0

10

20

30

40

50

60

70

80En

ergi

a [k

Wh

/mes

]

Mesos de l'any

Producció energètica


0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

Ener

gia

[kW

h/m

es]

Mesos de l'any

Producció energètica


Sobrant energètic


140

Taula 23. Dades de producció mensuals híbrides (Font: Pròpia)

Tal i com es pot comprovar, de forma diària, existeix sobrant energètic. Esmentar que com a dada principal

del dimensionament es va establir una possible autonomia de 5 dies i que d’aquesta manera la instal·lació es

pogués abastir per si sola durant aquestes dies per mancances de recursos energètics.

3.9. Anàlisi de l’autonomia adquirida, necessitat energètica i excedents

resultants

L’autonomia de la instal·lació s’ha calculat respecte el sobrant mensual calculat. Aquest valor es una

estimació ja que la producció energètica solar i eòlica es molt variable.

𝑆𝑜𝑏𝑟𝑎𝑛𝑡 𝑚𝑒𝑛𝑠𝑢𝑎𝑙 = 𝐺𝑒𝑛𝑒𝑎𝑐𝑖ó ℎí𝑏𝑟𝑖𝑑𝑎 − 𝑁𝑒𝑐𝑒𝑠𝑠𝑖𝑡𝑎𝑡 𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔è𝑡𝑖𝑐𝑎 (Eq. 128)

𝐴𝑡𝑜𝑛𝑜𝑚𝑖𝑎 𝑚𝑒𝑛𝑠𝑢𝑎𝑙 =𝑆𝑜𝑏𝑟𝑎𝑛𝑡 𝑚𝑒𝑛𝑠𝑢𝑎𝑙

𝑁𝑒𝑐𝑒𝑠𝑠𝑖𝑡𝑎𝑡 𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔è𝑡𝑖𝑐𝑎

(Eq. 129)

Producció energètica mensual [kWh]

SolarLand (85W)

Turbina Eòlica (DS300)

Solar Eòlica

∑ Producció solar+eòlica Sobrant mensual

GENER 20,728 40,516 61,244 28,365

FEBRER 24,268 36,531 60,801 33,386

MARÇ 31,357 72,263 103,621 76,558

ABRIL 30,319 61,569 91,889 69,427

MAIG 32,420 41,978 74,398 54,651

JUNY 32,445 47,822 80,268 62,972

JULIOL 33,404 56,323 89,728 70,856

AGOST 32,847 48,354 81,202 59,179

SETEMBRE 29,152 33,875 63,029 38,125

OCTUBRE 26,509 53,1359 79,646 50,428

NOVEMBRE 20,256 57,917 78,174 46,960

DESEMBRE 19,254 21,920 41,175 7,462


141

Sobrant mensual [kWh/mes] Autonomía mensual

28,365 0,863

33,386 1,218

76,558 2,829

69,427 3,091

54,651 2,768

62,972 3,641

70,856 3,754

59,179 2,687

38,125 1,531

50,428 1,726

46,960 1,504

7,462 0,221

Taula 24. Dades d’autonomia mensuals (Font: Pròpia)

La interpretació dels resultats serà en termes mensuals. Per tant, i de forma exemplificativa, pel mes de gener

s’aconsegueix una autonomia de 0,863 dies respecte el sobrant e sobrant mensual.

3.10. Subsistema energètic d’emmagatzematge energètic

L’estimació del subsistema d’emmagatzematge es dimensionarà segons l’aparat 2.33 (pàg 81) i l’aparat 2.34

(pàg 83). Segons l’eq 88 es calcularà la capacitat d’emmagatzematge total del sistema i segons l’eq 89 i 90 es

realitzarà el càlcul de a configuració més òptima del sistema:

𝐶𝑒𝑚𝑚 =𝐶𝑟𝑒𝑞

′ · 𝐷𝑜𝑢𝑡

𝑃𝐷,𝑚à𝑥 · 1000 = 𝟑𝟐𝟑, 𝟔𝟔 𝑨𝒉

(Eq.130)

On:

𝐶𝑒𝑚𝑚: Capacitat nominal del sistema d’emmagatzematge (Ah).

𝐶𝑟𝑒𝑞′ : Consum d’energia tota requerida per cobrir les necessitats (Ah/dia) → S’ha escollit el valor de

consum energètica del pitjor mes de la instal·lació, és a dir, del mes de desembre, a la Taula 6, s’ha

marcat el valor en groc. Aquest valor és de 45,313 Ah/dia.

𝐷𝑜𝑢𝑡: Dies d’autonomia de la instal·lació → Aquets valor ja e va escollit amb anteriotat per estimar

les pèrdues de la instal·lació. 5 dies

𝑃𝐷,𝑚à𝑥 : Profunditat màxima de descàrrega (%)→ S’ha escollit el valor predeterminat com a norma

general de 0,7.


142

𝑛𝐵𝑆 =𝑉𝑛𝑜𝑚

𝑉𝑏𝑎𝑡,𝑛𝑜𝑚= 2

(Eq.131)

𝑛𝐵𝑝 =𝐶𝑒𝑚𝑚

𝐶𝑏𝑎𝑡,𝑛𝑜𝑚= 4

(Eq.132)

On:

𝑛𝐵𝑆: Número de bateries connectades en sèrie .

𝑛𝐵𝑝: Número de bateries connectades en paral·lel.

𝑉𝑛𝑜𝑚: Tensió nominal de la instal·lació (V) → 24V .

𝑉𝑏𝑎𝑡,𝑛𝑜𝑚: Tensió nominal d’una bateria (V) → 12V.

𝐶𝑒𝑚𝑚: Capacitat nominal del sistema d’acumulació (Ah) → 323,66 𝐴ℎ.

𝐶𝑏𝑎𝑡,𝑛𝑜𝑚: Capacitat nominal d’una batería (Ah) → 100Ah.

Per realitzar aquet càlcul s’ha realitzat un procés iteratiu per trobar la combinació que més s’adequava a les

condicions de l’emplaçament i de la ubicació de las mateixes.

Finalment, tenint en compte que la capacitat requerida és d’aproximadament de 324 Ah, s’han obtingut una

configuració 2s4p. Tot i així, realitzant la simulació del sistema, s’ha comprovat que amb una CONFIGURACIÓ

2s2p era suficient per poder abastir la majoria d’hores d’encesa de la lluminària així com l’autonomia

requerida de la instal·lació de 5 dies. A més, s’ha de tenir en compte que la capacitat nominal

d’emmagatzematge s’ha calculat pel mes de més demanda i que per tant, el resultat obtingut esta

dimensionat per un mes en concret, per aquest motiu s’ha decidit no sobredimensionar el sistema i ser

coherents amb la demanda general de la instal·lació i les seves necessitats. La seva justificació i metodologia

de càlcul es realitzarà en el capítol de simulació energètica.


143

3.10.1 Elecció del sistema d’emmagatzematge òptim

La bateria escollida (Annex XIX), al ser una tecnologia AGM, és molt útil per instal·lacions solars i eòliques que

no comporten una elevada intensitat de descàrrega. Ésuna bateria recarregable que no requereix

manteniment ni ventilació, és per aquest motiu que s’ha escollit, ja que anirà ubicada en la base de la

lluminària junt amb el regulador.

Característiques de la bateria AccuForce 100Ah

Voltatge nominal [Vn] 12V

Numero de cel·les 6

Pes 28kg

Dimensions 330 mm x 171 mm x 214 mm

Capacitat nominal

(25°C)

C20 105 Ah

C10 100 Ah

C5 87,5 Ah

C1 63 Ah

Temperatures

d’operació

Descàrrega -15°C~50°C

Càrrega -10°C~50°C

Emmagatzematge -20°C~50°C

Taula 25. Característiques tècniques de la bateria AccuForce 100Ah (Font: Pròpia)

Figura 93. Bateria d’emmagatzematge AccuForce 100Ah (Font:Pròpia)


144

Figura 94. Característica de descàrrega d’una bateria a diferents intensitats (Font: Pròpia)

3.11. Subsistema energètic de regulació híbrida

El subsistema de regulació híbrida haurà de complir amb totes les condicions i comprovacions mencionades

en l’apartat 2.32 (pàg 84). Per poder analitzar si els valors compleixen els marges del regulador, s’escollirà

aquell que compleixi principalment amb les potències de panell solar i l’aerogenerador i, seguidament, amb

tots els paràmetres elèctrics com el voltatge i la intensitat. A continuació es mostrarà el regulador escollit i

s’introduiran els valors límits que han de complir-se.

3.11.1 Elecció del regulador òptim

El regulador híbrid escollit es el “Wind & Solar Hybrid Controller DWSC602_24”.El regulador ha estat creat

especialment per estacions hibrides autònomes, tant industrials com domestiques ja que tenen una amplia

gama de potències per abastir. Les principals característiques del regulador es poden observar en les taules

següent: (A l’Annex XX es pot torbar la seva fitxa tècnica completa)


145

Característiques elèctriques del regulador híbrid: “Wind & Solar Hybrid Controller DWSC602_24”.

INPUT SIDE (Dades d’entrada CC) MÒDULS

Potència Màxima [PPV] 300W

Voltatge nominal [VDC] 24V

Màxim Voltatge admissible[VMÀX] 50V

Mínim Voltatge admissible[VMÀX] 24V

Màxim Corrent admissible[IMÀX] 10A

INPUT SIDE (Dades d’entrada CC) BATERIES

Màxim Voltatge admissible[VMÀX] 28V

Mínim Voltatge admissible[VMÀX] 24V

Màxim voltatge de càrrega admissible 2,40V

Mínim voltatge de càrrega admissible 2,23V

Màxim voltatge de descàrrega admissible 1,60V

Mínim voltatge de descàrrega admissible 1,80V

Taula 26. Dades d’entrada dels mòduls fotovoltaics i bateries al regulador híbrid (Font: Pròpia)


INPUT SIDE (Dades entrada AC)

Potència nominal [Paerognerador

(AC)] 600W

Voltatge de treball i tolerancia [VN (AC)]

320-480 V

Corrent nominal [IN (AC)] 30A

Taula 27. Dades d’entrada de l’aerogenerador al regulador híbrid (Font: Pròpia)


OUTPUT SIDE (Dades de sortida CC)

Potència nominal [PN(DC) ] 100W

Màxim Corrent admissible[IMÀX]

10A

Taula 28. Dades de sortida (lluminària) del regulador híbrid (Font: Pròpia)


146


Eficiència [η] 95%

Pes 95 kg

Dimensions 127 mm x 150 mm x 75 mm

Grau de protecció IP IP65

Rang de temperatures admissibles de treball

T ambient (-20° 55°) i T emmagatzematge (-30° a 65°)

Taula 29. Característiques tècniques del regulador híbrid (Font: Pròpia)

1. Comprovació del rang de potència màxima del regulador amb els panells fotovoltaics

𝑃𝑐𝑎𝑚𝑝 𝑓𝑜𝑡𝑜𝑣𝑜𝑙𝑡𝑎𝑖𝑐 < 𝑃𝑟𝑒𝑔𝑢𝑙𝑎𝑑𝑜𝑟,𝑚à𝑥 → 170𝑊 < 300𝑊 ✓ (Eq. 133)

𝑁𝑃𝑉,𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙𝑠 · 𝑃𝑀𝑃𝑃,𝑚í𝑛 < 𝑃𝑟𝑒𝑔𝑢𝑙𝑎𝑑𝑜𝑟,𝑚à𝑥 → 2 · 85𝑊 < 300𝑊✓ → 170𝑊 < 300𝑊✓ (Eq. 134)

Tenint en compte que s’utilitzaran dos panells de 85W cadascun, el sistema compleix els rang de potència

del regulador escollit.

2. Comprovació dels valors màxims i mínims de tensió del regulador amb els panells fotovoltaics

𝑉𝑟𝑒𝑔,𝑚í𝑛 < 𝑁𝑃𝑉,𝑠è𝑟𝑖𝑒 · 𝑉𝑂𝐶,𝑚ó𝑑 → 24𝑉 < 2 · 21,6𝑉 → 24𝑉 < 43,2𝑉 ✓ (Eq. 135)

𝑁𝑃𝑉,𝑠è𝑟𝑖𝑒 · 𝑉𝑂𝐶,𝑚ó𝑑 < 𝑉𝑟𝑒𝑔,𝑚à𝑥 → 2 · 21,6𝑉 < 50𝑉 → 43,2𝑉 < 50𝑉✓ (Eq. 136)

𝑉𝑟𝑒𝑔,𝑚í𝑛 < 𝑁𝑃𝑉,𝑠è𝑟𝑖𝑒 · 𝑉𝑀𝑃𝑃 → 24𝑉 < 2 · 17,2 → 24𝑉 < 34,4𝑉✓ (Eq. 137)

𝑁𝑃𝑉,𝑠è𝑟𝑖𝑒 · 𝑉𝑀𝑃𝑃,𝑚ó𝑑 < 𝑉𝑟𝑒𝑔,𝑚à𝑥 → 34,4𝑉 < 50𝑉✓ (Eq. 138)

3. Comprovació de la intensitat màxima del regulador amb els panells fotovoltaics

𝑁𝑃𝑉,𝑝𝑎𝑟𝑎𝑙·𝑙𝑒𝑙 · 𝐼𝑆𝐶,𝑐𝑎𝑑𝑒𝑛𝑎 < 𝐼𝑟𝑒𝑔,𝑚à𝑥 → 1 · 5,50 < 10𝐴 → 5,50 < 10𝐴✓ (Eq. 139)

4. Comprovació de la potència màxima del regulador amb l’aerogenerador

𝑃𝑒𝑟𝑜𝑔𝑒𝑛𝑒𝑟𝑎𝑑𝑜𝑟 < 𝑃𝑟𝑒𝑔𝑢𝑙𝑎𝑑𝑜𝑟,𝑚à𝑥 → 300𝑊 < 600𝑊✓ (Eq. 140)


147

5. Comprovació de la intensitat màxima del regulador amb l’aerogenerador

𝐼𝑎𝑒𝑟𝑜𝑔𝑒𝑛𝑒𝑟𝑎𝑑𝑜𝑟 < 𝐼𝑟𝑒𝑔,𝑚à𝑥 → 0,509𝑉 → 30𝐴✓ (Eq. 141)

6. Comprovació dels valors màxim i mínims de tensió del regulador amb les bateries (càrrega i

descàrrega)

Esmentar que a més d’una comprovació elèctrica s’ha de tenir en compte el rang de temperatura de la

bateria en l’estat de càrrega, descàrrega i emmagatzematge, i compara-ho amb els límits establerts pel

regulador. Si es comparen els valors de la Taula 26 i Taula 29 es pot comprovar que els marges de

temperatura de regulador engloba els de la bateria en cadascun dels seus estats, ja que el regulador opera

entre -30° i 65°.

𝑉𝑟𝑒𝑔,𝑏𝑎𝑡 𝑚𝑖𝑛 < 𝑁𝑏𝑎𝑡,𝑠è𝑟𝑖𝑒 · 𝑉𝑏𝑎𝑡,𝑛𝑜𝑚𝑖𝑛𝑎𝑙 → 24𝑉 < 2 · 12𝑉 → 24𝑉 < 24𝑉✓ (Eq. 142)

𝑁𝑏𝑎𝑡,𝑠è𝑟𝑖𝑒 · 𝑉𝑏𝑎𝑡,𝑛𝑜𝑚𝑖𝑛𝑎𝑙 < 𝑉𝑟𝑒𝑔,𝑏𝑎𝑡 𝑚à𝑥 → 2 · 12𝑉 < 28𝑉 → 24𝑉 < 28𝑉 ✓ (Eq. 143)

Els règim de càrrega i de descàrrega de les bateries té límits diferenciats per tant:

𝑉𝑟𝑒𝑔,𝑏𝑎𝑡 𝑚𝑖𝑛 < 𝑁𝑏𝑎𝑡,𝑠è𝑟𝑖𝑒 · 𝑁𝑏𝑎𝑡,𝑐𝑒𝑙·𝑙𝑒𝑠 · 𝑉𝑏𝑎𝑡,𝑐à𝑟𝑟𝑒𝑔𝑎 𝑛𝑜𝑚𝑖𝑛𝑎𝑙 → 24𝑉 < 2 · 6 · 2,40

→ 24𝑉 < 28,8 ✓

(Eq. 144)

𝑁𝑏𝑎𝑡,𝑠è𝑟𝑖𝑒 · 𝑁𝑏𝑎𝑡,𝑐𝑒𝑙·𝑙𝑒𝑠 · 𝑉𝑏𝑎𝑡,𝑐à𝑟𝑟𝑒𝑔𝑎 𝑛𝑜𝑚𝑖𝑛𝑎𝑙 < 𝑉𝑟𝑒𝑔,𝑏𝑎𝑡 𝑚à𝑥 → 2 · 6 · 2,23𝑉 < 28𝑉

→ 26,76𝑉 < 28𝑉 ✓

(Eq. 145)

𝑉𝑟𝑒𝑔,𝑏𝑎𝑡 𝑚𝑖𝑛 < 𝑁𝑏𝑎𝑡,𝑠è𝑟𝑖𝑒 · 𝑁𝑏𝑎𝑡,𝑐𝑒𝑙·𝑙𝑒𝑠 · 𝑉𝑏𝑎𝑡,𝑑𝑒𝑠𝑐à𝑟𝑟𝑒𝑔𝑎 𝑛𝑜𝑚𝑖𝑛𝑎𝑙 → 24𝑉 < 2 · 6 · 1,60𝑉

→ 24𝑉 < 19,2𝑉 ✓

(Eq. 146)

𝑁𝑏𝑎𝑡,𝑠è𝑟𝑖𝑒 · 𝑁𝑏𝑎𝑡,𝑐𝑒𝑙·𝑙𝑒𝑠 · 𝑉𝑏𝑎𝑡,𝑑𝑒𝑠𝑐à𝑟𝑟𝑒𝑔𝑎 𝑛𝑜𝑚𝑖𝑛𝑎𝑙 < 𝑉𝑟𝑒𝑔,𝑏𝑎𝑡 𝑚à𝑥 → 2 · 6 · 1,80 < 28𝑉

→ 21,6 < 28𝑉✓

(Eq. 147)

Complertes totes les condicions necessàries de treball, es pot concloure que el regulador/controlador escollit

es vàlid.


148

Figura 95. Estructura de connexió del regulador(Font:Pròpia)


149

3.12. Resultats del càlcul de seccions i conductors escollits

Per realitzar el càlcul de les seccions de tots els trams que conforma la instal·lació és necessari escollir la

tipologia de cable a emprar i trobar l fitxa tècnica de cadascun d’ells. Els catàlegs del cablejat tant en DC com

en AC es mostra en l’Annex XXI.

Primerament s’ha decidit la tipologia d’instal·lació del cablejat. S’ha escollit una configuració B1, és a dir,

conductors unipolars o multiconductors aïllats en tubs tèrmicament aïllats. A més, pel que fa als cablejat de

continua la protecció serà de PVC i pel cablejat d’alterna l’aïllament serà de XLPE. Tenint en compte aquetes

premisses inicials, la taula següent mostra la tipologia de cable emprat:

Figura 96. Taula d’intensitats admissibles pel cable escollit B1 (Font:Pròpia)

Seguidament, es realitzarà el càlcul de les seccions per cadascun dels trams tenint en compte els tres criteris

mencionats en l’apartat 2.35 (pàg 88). També es tindran en compte les taules següents pel càlcul el criteri de

corrent de curtcircuit.


150

Figura 97. Taules d’intensitat màxima (a) cablejat en corent continu (b) cablejat en corrent altern (aerogenerador-

regulador) (Font:Pròpia)

Tram panell-regulador

𝐶𝑟𝑖𝑡𝑒𝑟𝑖 𝑑𝑒 𝐶𝑎𝑖𝑔𝑑𝑎 𝑑𝑒 𝑡𝑒𝑛𝑠𝑖ó → 𝛥𝑈 = 𝟏% → 0,24 (Eq. 148)

𝐼𝐹𝑉−𝑅𝐸𝐺 = 1,25 · 𝑛𝑝𝑝 · 𝐼𝑆𝐶 = 1,25 · 1 · 5,50 = 𝟔, 𝟖𝟕𝟓𝑨 (Eq. 149)

𝑆 =2 · 𝐿 · 𝐼

𝜎 · 𝑈=

2 · 10 · 6,875

55,6 · 0,24= 10,3 𝑚𝑚2 → 𝟏𝟔 𝒎𝒎𝟐

(Eq. 150)

𝐶𝑟𝑖𝑡𝑒𝑟𝑖 𝑑′𝑖𝑛𝑡𝑒𝑛𝑠𝑖𝑡𝑎𝑡 𝑚à𝑥𝑖𝑚𝑎 𝑎𝑑𝑚𝑖𝑠𝑠𝑖𝑏𝑙𝑒 → 𝐵1 → {𝑃𝑉𝐶 2𝑋16 𝑚𝑚2 → 𝐼𝑚à𝑥 𝑎𝑑𝑚 = 63𝑨

(Eq. 151)

𝐶𝑟𝑖𝑡𝑒𝑟𝑖 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑛𝑡 𝑑𝑒 𝑐𝑢𝑟𝑡𝑐𝑖𝑟𝑐𝑢𝑖𝑡 → 𝑇 = 𝑇𝑜 + (𝑇𝑚à𝑥 − 𝑇𝑜) · (𝐼

𝐼𝑚à𝑥) → 𝑇

= 20 + (90 − 20) · (6,875

132) = 23,64 °𝐶

(Eq. 152)

Tram aerogenerador-regulador

𝐶𝑟𝑖𝑡𝑒𝑟𝑖 𝑑𝑒 𝐶𝑎𝑖𝑔𝑑𝑎 𝑑𝑒 𝑡𝑒𝑛𝑠𝑖ó → 𝛥𝑈 = 𝟏, 𝟓% → 6 (Eq. 153)

𝐼𝐹𝑉−𝑅𝐸𝐺 = 1,25 · 𝐼𝑁 = 1,25 ·300𝑊

√3 · 400 · 0,85= 𝟎, 𝟔𝟑𝟔𝑨

(Eq. 154)

𝑆 =√3 · 𝐿 · 𝐼

𝜎 · 𝑈=

√3 · 11 · 0,663

55,6 · 6= 0,036 𝑚𝑚2 → 𝟐, 𝟓 𝒎𝒎𝟐

(Eq. 155)


151

Segons la fitxa tècnica de l’aerogenerador, i per que aquest funcioni de forma òptima la secció del cablejat

ha de ser de 12 AWG, que equival a una secció de 3,31 mm2. Aquest es normalitzarà al valor de 4 mm2 per

obtenir la intensitat màxima admissible. Per tant, tot i obtenir amb els càlculs un valor de 2,5 mm2 s’escollirà

l’indicat pel fabricant.

𝑪𝒓𝒊𝒕𝒆𝒓𝒊 𝒅′𝒊𝒏𝒕𝒆𝒏𝒔𝒊𝒕𝒂𝒕 𝒎à𝒙𝒊𝒎𝒂 𝒂𝒅𝒎𝒊𝒔𝒔𝒊𝒃𝒍𝒆 → 𝑩𝟏 → {𝑿𝑳𝑷𝑬 𝟑𝑿

𝟒 𝒎𝒎𝟐 → 𝑰𝒎à𝒙 𝒂𝒅𝒎

= 𝟑𝟐𝑨

(Eq. 156)

𝑪𝒓𝒊𝒕𝒆𝒓𝒊 𝒅𝒆 𝒄𝒐𝒓𝒓𝒆𝒏𝒕 𝒅𝒆 𝒄𝒖𝒓𝒕𝒄𝒊𝒓𝒄𝒖𝒊𝒕 → 𝑻 = 𝑻𝒐 + (𝑻𝒎à𝒙 − 𝑻𝒐) · (𝑰

𝑰𝒎à𝒙) → 𝑻

= 𝟐𝟎 + (𝟗𝟎 − 𝟐𝟎) · (𝟎, 𝟔𝟑𝟒

𝟑𝟔) = 𝟐𝟏, 𝟐𝟒 °𝑪

(Eq. 157)

Tram regulador bateries

𝑪𝒓𝒊𝒕𝒆𝒓𝒊 𝒅𝒆 𝑪𝒂𝒊𝒈𝒅𝒂 𝒅𝒆 𝒕𝒆𝒏𝒔𝒊ó → 𝜟𝑼 = 𝟎, 𝟓% → 𝟎, 𝟏𝟐𝑽 (Eq. 158)

𝑰𝒃𝒂𝒕𝒆𝒓𝒊𝒆𝒔 = 𝑰𝑭𝑽−𝑹𝑬𝑮 = 𝟔, 𝟖𝟕𝟓 (Eq. 159)

𝑺 =𝟐 · 𝑳 · 𝑰

𝝈 · 𝑼=

𝟐 · 𝟏𝟎 · 𝟔, 𝟖𝟕𝟓

𝟓𝟓, 𝟔 · 𝟎, 𝟏𝟐= 𝟎, 𝟔𝟕𝟖 𝒎𝒎𝟐 → 𝟐, 𝟓 𝒎𝒎𝟐

(Eq. 160)

𝑪𝒓𝒊𝒕𝒆𝒓𝒊 𝒅′𝒊𝒏𝒕𝒆𝒏𝒔𝒊𝒕𝒂𝒕 𝒎à𝒙𝒊𝒎𝒂 𝒂𝒅𝒎𝒊𝒔𝒔𝒊𝒃𝒍𝒆 → 𝑩𝟏 → {𝑷𝑽𝑪 𝟐𝑿

𝟐, 𝟒 𝒎𝒎𝟐 → 𝑰𝒎à𝒙 𝒂𝒅𝒎

= 𝟐𝟎𝑨

(Eq. 161)

𝑪𝒓𝒊𝒕𝒆𝒓𝒊 𝒅𝒆 𝒄𝒐𝒓𝒓𝒆𝒏𝒕 𝒅𝒆 𝒄𝒖𝒓𝒕𝒄𝒊𝒓𝒄𝒖𝒊𝒕 → 𝑻 = 𝑻𝒐 + (𝑻𝒎à𝒙 − 𝑻𝒐) · (𝑰

𝑰𝒎à𝒙) → 𝑻

= 𝟐𝟎 + (𝟗𝟎 − 𝟐𝟎) · (𝟔, 𝟖𝟕𝟓

𝟒𝟏) = 𝟑𝟏, 𝟕𝟑 °𝑪

(Eq. 162)

Tram regulador-càrrega

𝑪𝒓𝒊𝒕𝒆𝒓𝒊 𝒅𝒆 𝑪𝒂𝒊𝒈𝒅𝒂 𝒅𝒆 𝒕𝒆𝒏𝒔𝒊ó → 𝜟𝑼 = 𝟏% → 𝟎, 𝟑𝟔𝑽 (Eq. 163)

𝑰𝑹𝑬𝑮−𝑪À𝑹𝑹𝑬𝑮𝑨 = 𝟏, 𝟐𝟓 ·𝟓𝟏 𝑾

𝟐𝟒𝑽= 𝟐, 𝟓𝟔 𝑨

(Eq. 164)

𝑺 =𝟐 · 𝑳 · 𝑰

𝝈 · 𝑼=

𝟐 · 𝟏𝟎 · 𝟐, 𝟓𝟔

𝟓𝟓, 𝟔 · 𝟎, 𝟑𝟔= 𝟐, 𝟓𝟓 𝒎𝒎𝟐 → 𝟒 𝒎𝒎𝟐

(Eq. 165)


152

𝑪𝒓𝒊𝒕𝒆𝒓𝒊 𝒅′𝒊𝒏𝒕𝒆𝒏𝒔𝒊𝒕𝒂𝒕 𝒎à𝒙𝒊𝒎𝒂 𝒂𝒅𝒎𝒊𝒔𝒔𝒊𝒃𝒍𝒆 → 𝑩𝟏 → {𝑷𝑽𝑪 𝟐𝑿𝟒 𝒎𝒎𝟐 → 𝑰𝒎à𝒙 𝒂𝒅𝒎

= 𝟐𝟔𝑨

(Eq. 166)

𝐶𝑟𝑖𝑡𝑒𝑟𝑖 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑛𝑡 𝑑𝑒 𝑐𝑢𝑟𝑡𝑐𝑖𝑟𝑐𝑢𝑖𝑡 → 𝑇 = 𝑇𝑜 + (𝑇𝑚à𝑥 − 𝑇𝑜) · (𝐼

𝐼𝑚à𝑥) → 𝑇

= 20 + (90 − 20) · (2,56

55) = 𝟐𝟑, 𝟐𝟓 °𝑪

(Eq. 167)

Taula 30. Taula resum de es seccions dels trams de la instal·lació. (Font: Pròpia)

3.13. Resultats de les proteccions escollides

1. FUSIBLES

Per l’elecció del fusible es farà ús de la intensitat calculada en el tram panells-regulador, i en el tram bateries-

regulador ja que seran les seccions de la instal·lació on aniran instal·lats. La intensitat que circula per ambdós

trams es la mateixa. Per tant, s’haurà de complir les dues condicions mostrades en l’apartat 2.36.1 (pàg 91).

Tenint en compte que la intensitat base que circula per les seccions es de 6,875A, el fusible que es proposa

es de 10A. Per tant, depenent d’aquesta intensitat s’escollirà la I2:

Càlculs per l’estimació de les seccions dels conductors

Secció obtinguda

Secció obtinguda

Criteri d’intensitat

màxima admissible

Criteri de corrent de curtcircuit

Tram del circuit 𝑉𝑛𝑜𝑚(𝑉) 𝛥𝑈(%) 𝐼 (𝐴) 𝐿 (𝑚) 𝑆 (𝑚𝑚2) 𝑆 (𝑚𝑚2) 𝐼𝑚à𝑥 𝑎𝑑𝑚. (𝐴) 𝑇°𝐶

Panel-regulador

24V 1% 6,875A 10 m 10,3 mm2 16 mm2 63A 23,64 °C

Aerogenerador-Regulador

24V 1,5% 0,636A 11 m 0,036 mm2 4 mm2 32A 20,82 °C

Regulador-batería 24V 0,5% 6,875 0,329m

0,672 mm2 2,5 mm2 20A 31,73°C

Reguador-càrrega 24V 1% 2,56A 10 m 2,55 mm2 4 mm2 26A 23,25 °C


153

Figura 98. Corrent que garantitza el funcionament efectiu de la protecció (Font:Pròpia)

Per tant:

𝑪𝑶𝑵𝑫𝑰𝑪𝑰Ó 𝟏: 𝑰𝑩 ≤ 𝑰𝑵 ≤ 𝑰𝒁 → 𝟔, 𝟖𝟕𝟓 ≤ 𝟏𝟎𝑨 ≤ 𝟔𝟑𝑨 ✓ (Eq. 168)

𝑪𝑶𝑵𝑫𝑰𝑪𝑰Ó 𝟐: 𝑰𝟐 ≤ 𝟏, 𝟒𝟓 · 𝑰𝒁 → 𝟏, 𝟗 · 𝟏𝟎𝑨 ≤ 𝟏, 𝟒𝟓 · 𝟔𝟑𝑨 → 𝟏𝟗𝑨 ≤ 𝟗𝟏, 𝟑𝟓 ✓ (Eq. 169)

Figura 99. Valors normalitzat del fusible escollit (Font: Pròpia)

Com les dues condicions es compleixen s’escollirà el fusible de 10A.

2. MAGNETOTÈRMIC

Per escollir la intensitat nominal de la protecció magnetotèrmica s’ha de tenir en compte que la intensitat de

càlcul sigui menor o igual que la del interruptor escollit. Per tant, s’escollirà un magnetotèrmic d’intensitat

de 10

Figura 100. Valors normalitzats d’intensitat del magnetotèrmic escollit (Font: Pròpia)


154

3. INTERRUPTOR DIFEENCIAL

La intensitat que ha de circular es igual o major que el magnetotèrmic que el precedeix amb una intensitat

diferencial residual màxima de 30 mA. El valor d’intensitat ha de ser de 40 A per instal·lacions amb GEB (Grau

d’electrificació baix).

4. POSTA A TERRA

Tenint en compte que la instal·lació no tindrà cap tram amb secció superior als 16 mm2, s’escollirà una

superfície mínima dels conductors de protecció de 4mm2.

Figura 101. Relació escollida entre les seccions dels conductors de protecció i els de fase (Font: [23])

A més, tenint en compte que segons la ITC-BT-09 d’enllumenat exterior “En les xarxes de terra, s’instal·lés

com a mínim un elèctrode de posta a terra cada 5 suports i sempre en el primer i ultima suport de cada

lineal”. Per tant, tenint en compte el total de lluminàries ,72, i la instal·lació de 1 posta de terra per cada 5

instal·lacions, s’obtindran en total 15 postes a terra.

La resistència de posta terra total serà:

𝑅𝑡𝑝 ≤𝑉𝑚à𝑥

𝐼𝑠𝑐=

24𝑉

5,50= 4,36 𝛺

(Eq. 170)

Les piques utilitzades per la realització de posta a terra seran piques verticals. El número de piques

necessàries tenint en compte que la seva longitud serà de 2 m i la resistivitat del terreny de 60 𝛺/m:

1

𝑅𝑡𝑝=

1𝜌

𝐿 · 𝑛

→ 1

4,36=

1

602 · 𝑛

→ 𝑛 = 6,88 → 𝑛 = 𝟕 𝒑𝒊𝒒𝒖𝒆𝒔

(Eq. 171)

En l’Annex XXII es troba l’esquema unifilar de la instal·lació amb tots els elements que la constitueixen i

incorporades les seccions i proteccions calculades.


155

4. SIMULACIÓ DEL SISTEMA

D’ENLLUMENAT PÚCLIC AUTÒNOM

4.1. Simulació gràfica

El sistema desenvolupat no es farà efectiu fins que es realitzi una simulació global que validi tots els elements

constructius de la instal·lació. Es comprovarà que cadascun dels elements escollits generi l’energia demanada

pel sistema mantenint un marge de seguretat o autonomia de 5 dies com a mínim. També s’ha de tenir en

compte el sobredimensionant del sistema i comprovar que l’excés energètic no sigui massa elevat ja que si

no el sistema s’haurà de dimensionar de nou escollint nous recursos. Tanmateix, també s’ha de comprovar

que l’energia no sigui escassa i no haver de forçar el sistema d’emmagatzematge i deixar-ho al límit d’energia

ja que això comporta un degradament dels elements.

Per procedir a la simulació gràfica s’han de determinar les variables principals. Es realitzaran quatre escenaris

tenint en compte els valors dels recursos solars i eòlics màxims i mínim. Segons el software PVGIS [33] , el dia

de més sol de l’any és el 17 de juliol i el dia de menys sol es el 10 de desembre i, segons [44] el dia de més

vent de l‘any es el 14 de desembre i el dia de menys vent de l’any es el 27 de juny. Les taules de vent i sol

màxims i mínims es poden trobar en l’Annex XXIII. Tenint en compte aquestes variables es combinaran per

formar els quatre escenaris establerts. La variable de decisió serà la càrrega del sistema, per tant, per

cadascun dels escenaris es variarà la capacitat de la bateria. Aquesta es modelitzarà pel 100% de la seva

càrrega, al 50% i al 0%.


156

ESCENARI 1. En aquesta simulació es tindran els recursos de vent i sol mínims per les tres possibles

càrregues de la bateria. En tots es escenaris es comprovarà l’encesa de la lluminària i l’energia restant

en la bateria d’emmagatzematge per cadascuna de les càrregues de la bateria.

ESCENARI 2. En aquesta simulació es tindran els recursos de vent i sol màxims per les tres possibles

càrregues de la bateria.

ESCENARI 3. En aquesta simulació es tindran els recursos de sol màxims i de vent mínims per les tres

possibles càrregues de la bateria.

ESCENARI 3. En aquesta simulació es tindran els recursos de sol mínim i de vent màxims per les tres

possibles càrregues de la bateria.

4.2. Creació d’un model simplificat del sistema d’emmagatzematge en

termes energètics

Abans de mostrat el procediment seguit per realitzar la simulació del sistema lumínic s’exposarà algunes

problemàtiques introduïdes i la seva estimació per facilitar els càlculs.

La principal problemàtica alhora de simular el sistema global de la lluminària és que una de les variables

principals, com es la càrrega de la bateria, no està en termes energètics, Wh, si no en termes d’intensitat, Ah.

Per tant, si es vol comparar termes energètics emmagatzemats amb la càrrega interna de a bateria, es

necessitaran termes d’igual magnitud i per tant s’haurà d’obtenir el valor de la capacitat total de la bateria,

la seva capacitat al 50% de càrrega i a 0%. Tot i així, el terme de capacitat no es lineal si no que depèn del

voltatge i del temps de descàrrega tal i com es mostra en la Figura 102. Podria realitzar-se una transformació

contraria, és a dir, obtenir el terme d’energia generada en Ah, dividint el valor pel voltatge nominal de la

instal·lació. Tot i així, la capacitat de la bateria continuaria sent variable, ja que tal i com s’ha mencionat

s’exposen tres escenaris de càrrega, al 0%, 50% i 100% de la seva capacitat total . Per obtenir aquests valors

s’haurà de realitzar una aproximació lineal de la gràfica de descàrrega de la mateixa i trobar la seva capacitat

total tenint en compte al nivell d’intensitat amb el qual aquesta es descarrega.

Figura 102. Característica de descàrrega d’una bateria a diferents intensitats (Font: Annex XVIII)


157

Per poder calcular la intensitat de descàrrega de la bateria s’utilitzarà el valor de consum de la lluminària i es

dividirà pel rendiment de l’inversor ja que es l’element que ha de travessar perquè l’energia de la bateria

l’abasteixi. Tenint en compte que la instal·lació funciona a una tensió de 24V, amb un consum final de 51W i

un rendiment del 95% del regulador obtenint que la intensitat de descàrrega és:

𝐼𝑑 =𝑃/𝜂

𝑉=

51/0,95

24= 2,25𝐴

(Eq. 172)

Com no tota l’energia total de la bateria es útil, per tal de no afectar als cicles de vida d’aquesta, és necessari

estimar l’instant de temps de temps que marca el límit d’energia aprofitable per la corrent de descàrrega

calculada. El valor trobat serà una estimació, ja que el valor de capacitat depèn de moltes condicions com

son la temperatura, el cicles de descàrrega, corrent de descàrrega.... Per tant es realitzarà una relació lineal

entre el temps i la corrent de descàrrega per simplificar el problema.

La gràfica mostrada en la Figura 102 es la gràfica de descàrrega d’una sola bateria, però en el cas d’estudi hi

ha dues bateries configurades en paral·lel i dues en sèrie i per tant, els termes de voltatge es veurà multiplicat

per dos, del mateix mode que la intensitat i per tant, també el de capacitat ja que es un paràmetre

directament proporcional al corrent, obtenint així:

Figura 103. (a) Característica de descàrrega de les bateries de sistema diferents intensitats (b) Linealització de la

descàrrega de les bateries (Font: Pròpia)


158

La segona gràfica mostra una linealització de la gràfica de descàrrega de les bateries totals.

Tenint en compte que la capacitat nominal de la bateria es de 200Ah ,això correspondria a una capacitat 1C.

Realitzant una linealització es trobarà la capacitat de descàrrega a la intensitat calculada:

1𝐶

200𝐴ℎ=

𝑥𝐶

2,25𝐴→ 0,01125𝐶

(Eq. 173)

Aquest terme de capacitat no es troba en les gràfiques mostrades anteriorment i per tant es realitzarà una

extrapolació:

Figura 104. Extrapolació de la cora de descàrrega de es bateries (Font: Pròpia)

L’extrapolació realitzada es una bona aproximació pel cas d’estudi, tot i així s’ha de tenir en compte el

concepte anomenat “Capacitat de Peukert”. L’equació de Peukert mostra numèricament que la capacitat de

la bateria no es un terme constant si no que es redueix si el temps de descàrrega augmenta:

𝑡 =𝐶

𝐼𝑛

(Eq. 174)

On:


159

n= Exponent de Peukert

C= Capacitat de Peukert

I= Corrent de descàrrega

Figura 105. Interpretació del coeficient de Peukert (Font: Pròpia)

La fórmula demostra que si la bateria es manté en alts rangs de descàrrega, és a dir, es descàrrega a

intensitats molts baixes i per tant, pot trigar moltes hores a descarregar-se fins el seu estat límit, el coeficient

n s’aproxima a 1. Tot i així, aquest coeficient varia quan la bateria envelleix.

Per tant, si la bateria es descarrega a una intensitat més elevada que la mostrada en les gràfiques de

descàrrega, la seva corba variarà substancialment de pendent, i per tant no es pot linealitzar (Figura 105

corba vermella), però si la corba s’extrapola cap a l’esquerre (Figura 105 corba blava) i el temps de descàrrega

es més gran, disminuint intensitat, la gràfica es pot extrapolar linealment ja que l’error es d’un marge mínim.

Per tant la linealització realitzada en aquest projecte es una estimació correcte.

Per tant, linealitzant la corba s’obté que:

0,05𝐶

0,01125=

𝑋ℎ

40ℎ→ 𝑥 = 177,78ℎ

(Eq. 175)

Per obtenir el valors d’energia emmagatzemada a la bateria es realitzaran els següents càlculs:

𝐸𝑁𝐸𝑅𝐺𝐼𝐴 𝑇𝑂𝑇𝐴𝐿 → 𝐸𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 24𝑉 · 2,25𝐴 · 177,78 = 9600 𝑊ℎ

Tot i així, s’ha de tenir en compte el concepte de profunditat màxima de descàrrega i saber que existeix un

nivell màxim de càrrega que s’ha de mantenir per no escurçar la vida útil de la mateixa. La capacitat total que

es pot extraure d’una bateria AGM com l’escollida és del 70% i per tant, el 0% de càrrega correspondrà al

30% de la seva energia interna. Tenint en compte aquets paràmetre obtenint que:


160

𝐶𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑡𝑎𝑡 𝑎𝑙 100% → 9600𝑊ℎ → {𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑎 𝑛𝑜 ú𝑡𝑖𝑙 = 30% 𝑑𝑒 9600𝑊ℎ = 2880 𝑊ℎ

𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑎 ú𝑡𝑖𝑙 = 70% 𝑑𝑒 9600 = 6720 𝑊ℎ

Càrrega a 100% 9600Wh

Càrrega a 50% 3360Wh

Càrrega a 0% 2880 Wh

Taula 31. Taula resum de les capacitats simulades de la bateria en temes energètics (Font: Pròpia)

Finalment, si es té en compte la capacitat global total de 9600Wh que ve donada per les 177,78h de

descàrrega i es divideix per les hores d’encesa de la lluminària pel pitjor mes de l’any, al desembre, s’obté

una autonomia:

𝐴𝑢𝑡𝑜𝑛𝑜𝑚𝑖𝑎 =177,78ℎ

13ℎ= 𝟏𝟑 𝒅𝒊𝒆𝒔

(Eq. 176)

A continuació, explicat el procediment d’estimació de la capacitat de la bateria, s’explicarà el codi de forma

teòrica . A més es mostrarà el codi utilitzat i les variables de decisió imposades.

La simulació de la lluminària s’ha realitzat per un dia tipus depenent del seu recurs solar i eòlic en valors de

mitja hora per fer més real el resultats obtingut. S’ha escollit una encesa de la lluminària pel pitjor dia del

més, és a dir, aquell on el fanal ha d’estar més hores encès (13 hores). El càlcul d’energia solar i eòlica s’ha

realitzant amb els mètodes explicats en l’apartat 2.23.2 (pàg 61) i l’apartat 2.31 (pàg 79) respectivament. El

sumatori de l’energia generada per les dues fonts (1) serà la principal encarregada d’abastir la necessitat

energètica de la lluminària, però tal i com es veurà a continuació, hi haurà moments on no sigui suficient i la

bateria hagi d’entrar al recolzament energètic, o moments en que l’encesa de la lluminària no es necessària

i l’energia generada podrà ser completament emmagatzemada. Per aquest motiu, i per conèixer en tot

moment on va dirigida l’energia s’ha realitzat un mòdul on s’inclourà l’emmagatzematge horari (2) tenint en

compte en tot moment l’hora del dia i la necessitat energètica associada. Tot i així, l’emmagatzematge

energètic no es horari, sinó acumulatiu, ja que el que s’emmagatzema en una hora determinada es suma a

l’energia següent i així consecutivament fins que es necessita suplir la demanda amb una part d’energia

acumulada. Així que el següent mòdul serà constituït pel sumatori de l’energia emmagatzemada en la seva

totalitat (3), tenint en compte que l’energia màxima es de 9600 Wh, mostrat en la Taula 31.

Seguidament, s’ha de verificar si hi ha un dèficit energètic (4), és a dir, comprovar si l’energia generada es

capaç de suplir per si sola la necessitat energètica del moment o si s’haurà de fer us de l’energia

emmagatzemada.


161

Si el valor energètic es positiu es necessitarà descarregar la bateria, si el valor es nul, això implicarà que la

necessitat energètica es nul·la ja que la lluminària no necessita ser encesa, i si el valor energètic es negatiu,

correspondrà a energia energètica sobrant i que podrà ser emmagatzemada.

Coneguts es valors horaris d’emmagatzematge acumulatiu i el dèficit energètic, és necessitarà conèixer

l’energia final de la bateria (5), tenint en compte que el seu mínim energètic es de 2880 Wh i que aquest

valor no pot ser inferior per no deteriorar-la i que la màxima energia que pot ser emmagatzemada es de 9600

Wh. Amb els dos marges establerts, i coneixent el valor del dèficit energètic, el mòdul mostrarà si l’energia

de la bateria augmenta o si disminueix per abastir la total de a lluminària. El mòdul següent (6) mostrarà

simplement si s’ha fet un ús energètic de a bateria i finalment, es mostra l’energia final subministrada a la

càrrega (7), si el valor es menor a la necessitat energètica la lluminària no es podà encendre i si el valor es

igual a la necessitat final la lluminària s’encendrà correctament (8).

Tots aquesta càlculs s’ha realitzant mitjançant la utilització de funcions de l’Excel. S’han establert marges i

límits de seguretat com la capacitat màxima i mínima de la bateria i s’ha conformat una simulació que analitza

en tot moment l’estat de càrrega del sistema d’emmagatzematge , l’energia utilitzada, els moviments horaris

energètics i l’energia generada, tot això per simular de la forma més real possible l‘encesa o apagada del

fanal públic autònom. A més, per analitzar de forma ràpida el sistema, s’ha programat l’arxiu d’Excel per

mostrar en la lluminària encesa (verd) o apagada (vermell) depenent de si l’energia es suficient o no arriba al

límit d’alimentació.

Les taules de simulació pels escenaris establerts estan mostrades en l’Annex XXIV.

A continuació es mostra el codi utilitzant amb les funcions d’Excel:

(1) Energia híbrida generada

𝐸ℎ = 𝐸𝑣𝑒𝑛𝑡 + 𝐸𝑠𝑜𝑙

(2) Emmagatzematge horari

𝐸𝐻𝑖 = (

0% → 288050% → 3360

100% → 9600) + SI (𝑁𝐸𝑖> 𝐸ℎ; 0 ; 𝑆𝐼(𝑁𝐸𝑖 < 𝐸ℎ; 𝐸ℎ − 𝑁𝐸𝑖; 𝑆𝐼 (𝑁𝐸𝑖 = 0; 𝐸ℎ)

(3) Emmagatzematge acumulatiu

𝐸𝐴𝑖=SI (𝐸𝐻𝑖 +𝐸𝐴𝑎𝑛𝑡𝑒𝑟𝑖𝑜𝑟 < 9600;𝐸𝐻𝑖+𝐸𝐴𝑖−1; 9600 )

(4) Dèficit energètic

𝐷𝐸𝑖 = SI( 𝑁𝐸𝑖 > 0; 𝑁𝐸𝑖-𝐸ℎ; 0)


162

(5) Energia sobrant emmagatzemada

① 𝐸𝑆𝐸𝑖=SI( Y (𝐸𝐴𝑖=2880; 𝐷𝐸𝑖 >0) ; 2800

② 𝐸𝑆𝐸𝑖=SI( Y (𝐷𝐸𝑖=0;(𝐸𝑆𝐸𝑎𝑛𝑡𝑒𝑟𝑖𝑜𝑟+𝐸𝐻𝑖) > 9600; 9600

𝐸𝑆𝐸𝑖=SI( Y 𝐷𝐸𝑖=0;(𝐸𝐴𝑖>𝐸𝑆𝐸𝑖−1); 𝐸𝑆𝐸𝑖−1+𝐸𝐻𝑖

③ 𝐸𝑆𝐸𝑖=SI( Y (𝐷𝐸𝑖>0 ; (𝐸𝑆𝐸𝑖−1-𝐷𝐸𝑖) < 2800; 2880

𝐸𝑆𝐸𝑖=SI( Y (𝐸𝐴𝑖>0; 𝐷𝐸𝑖>0; 𝐸𝑆𝐸𝑖−1+ 𝐷𝐸𝑖

④ 𝐸𝑆𝐸𝑖=SI( Y (𝐷𝐸𝑖<0 ; (𝐸𝑆𝐸𝑖−1-𝐷𝐸𝑖) > 9600; 9600

𝐸𝑆𝐸𝑖=SI( Y (𝐸𝐴𝑖>0; 𝐷𝐸𝑖< 0; 𝐸𝑆𝐸𝑖−1- 𝐷𝐸𝑖

(6) Us de l’energia emmagatzemada

𝑈𝐸=SI (𝑁𝐸𝑖=0; "No nec."; SI( 𝐸𝑆𝐸𝑖=𝐸𝑆𝐸𝑖−1; "NO" ; SI(𝐸𝑆𝐸𝑖<𝐸𝑆𝐸𝑖−1;"SI"; SI(𝐸𝑆𝐸𝑖>𝐸𝑆𝐸𝑖−1;"NO")))

(7) Energia subministrada a la càrrega

① 𝐸𝑆=SI( Y (𝑈𝐸="NO"; 𝐷𝐸𝑖 < 0; 𝐸ℎ; 𝑆𝐼(𝑌(𝑈𝑆 = NO; 𝐸𝑆𝐸𝑖=𝐸𝑆𝐸𝑖−1 ); 𝑁𝐸𝑖; 𝑆𝐼(𝑌(𝑈𝑆

= NO; (𝐸𝑆𝐸𝑖>𝐸𝑆𝐸𝑖−1); 𝐸ℎ + 𝐷𝐸𝑖

② 𝐸𝑆 = 𝑆𝐼(𝑌(𝑈𝑆 = "𝑁𝑜 𝑛𝑒𝑐"; 𝐷𝐸𝑖 = 0; 0

③ 𝐸𝑆 = 𝑆𝐼(𝑌(𝑈𝑆 = "𝑆𝐼"; 𝐷𝐸𝑖 < 0; 𝐸ℎ + 𝐷𝐸𝑖 ; 𝑆𝐼(𝑌(𝑈𝑆 = "𝑆𝐼"; 𝐷𝐸𝑖

> 0; 𝐸ℎ + 𝐷𝐸𝑖 ; 𝑆𝐼(𝑌(𝑈𝑆 = SI; 𝐷𝐸𝑖 = 0); 𝑁𝐸𝑖 − 𝐸ℎ

(8) Encesa de la lluminària

𝐸𝐿𝐿 = SI (𝐸𝑆 < 𝑁𝐸𝑖 ∶ NO; 𝑆𝐼(𝐸𝑆 = 0; -; 𝑆𝐼(𝐸𝑆 = 𝑁𝐸𝑖 ; "SI")))

On:

𝐸ℎ ∶Energia híbrida generada (Wh)

𝐸𝑣𝑒𝑛𝑡 ∶Energia eòlica generada (Wh)

𝐸𝑠𝑜𝑙 ∶Energia solar generada (Wh)

𝑁𝐸𝑖: Necessitat energètica (Wh)

𝐸𝐻𝑖: Emmagatzematge horari (Wh)


163

𝐸𝐴𝑖: Emmagatzematge acumulatiu (Wh)

𝐸𝐴𝑖−1: Emmagatzematge acumulatiu de la mitja hora anterior (Wh)

𝐷𝐸𝑖: Dèficit energètic (Wh)

𝐸𝑆𝐸𝑖: Energia sobrant emmagatzemada (Wh)

𝐸𝑆𝐸𝑖−1: Energia sobrant emmagatzemada de la mitja hora anterior (Wh)

𝑈𝐸: Utilització De l’energia emmagatzemada (Wh)

𝐸𝑆: Energia subministrada a la càrrega (Wh)

𝐸𝐿𝐿: Energia subministrada a la càrrega (Wh)

4.2.1.1. Escenari 1. Simulació amb radiació solar i velocitats del vent mínimes

La Gràfica 29 mostra la necessitat energètica i la generació híbrida. Tal i com es pot veure, les primeres hores

de la nit la necessitat energètica és superior a la generació i per tant, si no es té energia suficient

emmagatzemada, la lluminària no s’encendrà. Les últimes hores de dia on la lluminària ha d’estar encesa, tot

i no generar suficient, es podrà abastir gràcies a l’emmagatzematge acumulat durant les hores del migdia on

hi ha hagut una gran captació dels dos recursos energètic tot i ser l’escenari on la radiació obtinguda i el vent

ocasionat eren mínims.

Gràfica 29. ESCENARI 1. Energia generada mitjançant ambdós recursos i la necessitat energètica diari (Font:

Pròpia)

Per una capacitat d’emmagatzematge inicialment nul·la, l’energia aportada a la lluminàries en les primeres

hores de la nit on aquesta ha de ser encesa no serà suficient i no es podrà proporcionar l’energia necessària.

Aquest descripció esta graficada en la Gràfica 33. Amb una capacitat del 50% i 100% de càrrega inicials es

podrà bastir la lluminària completa per totes les hores de la nit ( Gràfica 31 i Gràfica 32 ).

0,000

10,000

20,000

30,000

40,000

50,000

60,000

70,000

80,000

0:3

01

:30

2:3

03

:30

4:3

05

:30

6:3

07

:30

8:3

09

:30

10

:30

11

:30

12

:30

13

:30

14

:30

15

:30

16

:30

17

:30

18

:30

19

:30

20

:30

21

:30

22

:30

23

:30

Ener

gia

[Wh

]

Hores [h]

Generació eòlica

Generació solar

Generació híbrida (Total)

Necesitat energètica


164

Tal i com es pot comprovar en les Gràfica 33 Gràfica 31 i Gràfica 32, aquestes comencen a emmagatzemar

depenent de la seva càrrega inicial, per aquet motiu la corba blava, que mostra l’energia acumulada, comença

des de diferents estats. Mencionar que la línia taronja es inabordable ja que es la càrrega mínima (2880 Wh)

que ha de tenir la batería per evitar que els seus cicles de vida variïn i es deteriori abans de lo previst.

Tanmateix, la línia màxima de capacitat emmagatzemable tampoc es pot superar, aquesta línia marca els

9600Wh, capacitat màxima disponible. Aquests efectes succeeixen per tots els escenaris ja que cadascun

dels subsistemes simulats s’han realitzat per tres tipologies de càrrega interna de la bateria i amb el mateix

límit inferior i superior.

Gràfica 30. ESCENARI 1. Situació capacitiva de la bateria (emmagatzematge nul) i límit inferior energètic (Font:

Pròpia)

Gràfica 31. ESCENARI 1. Situació capacitiva de la bateria (emmagatzematge 50%) i límit inferior energètic (Font:

Pròpia)

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

0:3

0

1:3

0

2:3

0

3:3

0

4:3

0

5:3

0

6:3

0

7:3

0

8:3

0

9:3

0

10:3

0

11:3

0

12:3

0

13:3

0

14:3

0

15:3

0

16:3

0

17:3

0

18:3

0

19:3

0

20:3

0

21:3

0

22:3

0

23:3

0

En

erg

ia [

Wh

]

Hores [h]

Energia

acumulada

(bateria)

Mínim

d'energia

necessària

Energia

sobrant

emmagatzem

ada

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000

0:3

0

1:3

0

2:3

0

3:3

0

4:3

0

5:3

0

6:3

0

7:3

0

8:3

0

9:3

0

10:3

0

11:3

0

12:3

0

13:3

0

14:3

0

15:3

0

16:3

0

17:3

0

18:3

0

19:3

0

20:3

0

21:3

0

22:3

0

23:3

0

Ener

gia

[W

h]

Hores [h]

Energia

acumulad

a (bateria)

Mínim

d'energia

necessària

Energia

sobrant

emmagatz

emada


165


Pròpia)

4.2.1.2. Escenari 2. Simulació amb radiació solar i velocitats del vent màximes

L’escenari 2 és el més positiu en termes energètics ja que els recursos solars i eòlics son màxims i la càrrega

de la bateria s’utilitza en termes mínims ja que la generació es suficient per abastir la demanda del fanal.

Aquetes premisses es poden comprovar amb la Gràfica 33 que mostra que la necessitat energètica és

completament abastida amb la generació i amb la no utilització de l’energia emmagatzemada de la batería

en les Gràfica 34, Gràfica 35 i Gràfica 36.

Gràfica 33. ESCENARI 2. Energia generada mitjançant ambdós recursos i la necessitat energètica diari (Font: Pròpia)

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

0:3

0

1:3

0

2:3

0

3:3

0

4:3

0

5:3

0

6:3

0

7:3

0

8:3

0

9:3

0

10:3

0

11:3

0

12:3

0

13:3

0

14:3

0

15:3

0

16:3

0

17:3

0

18:3

0

19:3

0

20:3

0

21:3

0

22:3

0

23:3

0

En

erg

ia [

Wh

]

Hores [h]

Energia

acumulada

(bateria)

Mínim

d'energia

necessària

Energia

sobrant

emmagatze

mada

0,000

20,000

40,000

60,000

80,000

100,000

120,000

140,000

Ener

gia

[Wh

]

Hores [h]

Generació eòlica

Generació solar




166

L’energia acumulada (línia blava) és gairebé idèntica amb l’energia sobrant emmagatzemada (línia grissa) en

tots els subsistemes de càrrega simulats, ja que en aquest escenari, que es el més positiu de tots, la generació

abasteix tota la demanada. Aquest cas no es el més realista demostrat, ja que les dades de vent màximes

s’han donat el 14 de desembre i les dades de sol màximes el 17 de juliol, i per tant que això succeeixi en un

mateix dia de l’any es bastant improbable.


Pròpia)


Pròpia)

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0:3

0

1:3

0

2:3

0

3:3

0

4:3

0

5:3

0

6:3

0

7:3

0

8:3

0

9:3

0

10:3

0

11:3

0

12:3

0

13:3

0

14:3

0

15:3

0

16:3

0

17:3

0

18:3

0

19:3

0

20:3

0

21:3

0

22:3

0

23:3

0

En

erg

ia [

Wh

]

Hores [h]

Energia

acumulada

(bateria)

Mínim

d'energia

necessària

Energia

sobrant

emmagatzema

da

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0:3

0

1:3

0

2:3

0

3:3

0

4:3

0

5:3

0

6:3

0

7:3

0

8:3

0

9:3

0

10:3

0

11:3

0

12:3

0

13:3

0

14:3

0

15:3

0

16:3

0

17:3

0

18:3

0

19:3

0

20:3

0

21:3

0

22:3

0

23:3

0

En

erg

ia [

Wh

]

Hores [h]

Energia

acumulada

(bateria)

Mínim

d'energia

necessària

Energia

sobrant

emmagatzema

da


167


Pròpia)

4.2.1.3. Escenari 3. Simulació amb radiació solar màxima i velocitats del vent mínimes

L’escenari 3 és molt semblant al primer de tots, ja que les primeres hores de la nit la demanda no podrà ser

abastida a no ser que a la bateria emmagatzemada estigui al 50% de la seva càrrega. Tot i així, aquest escenari

és més coherents que els dos anteriors, ja que demostra la variabilitat dels dos recursos i la possibilitat

d’obtenir el sol màxim un dia d’estiu amb velocitats de vent mínimes.


0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

0:3

0

1:3

0

2:3

0

3:3

0

4:3

0

5:3

0

6:3

0

7:3

0

8:3

0

9:3

0

10:3

0

11:3

0

12:3

0

13:3

0

14:3

0

15:3

0

16:3

0

17:3

0

18:3

0

19:3

0

20:3

0

21:3

0

22:3

0

23:3

0

En

erg

ia [

Wh

]

Hores [h]

Energia

acumulada

(bateria)

Mínim

d'energia

necessària

Energia

sobrant

emmagatzema

da

0,000

10,000

20,000

30,000

40,000

50,000

60,000

70,000

80,000

90,000

100,000

0:3

0

1:3

0

2:3

0

3:3

0

4:3

0

5:3

0

6:3

0

7:3

0

8:3

0

9:3

0

10:3

0

11:3

0

12:3

0

13:3

0

14:3

0

15:3

0

16:3

0

17:3

0

18:3

0

19:3

0

20:3

0

21:3

0

22:3

0

23:3

0

En

erg

ia [

Wh

]

Hores [h]

Generació eòlica

Generació solar




168

La Gràfica 38, Gràfica 39 i Gràfica 40 mostren com s’ha de fer ús de l’energia emmagatzemada ja que la

necessitat energètica és superior a la generació. En el primer cas (Gràfica 38), només es podrà abastir

d’energia emmagatzemada de la lluminària les últimes hores de la nit ja que inicialment la càrrega base del

sistema d’emmagatzematge es nul (és de 2880Wh però es el límit necessari d’energia que ha d’estar

emmagatzemada de forma constant) .


Pròpia)

Per càrregues del 50% i del 100% de la bateria, la lluminària podrà ser abastida mitjançant la generació

energètica i l’energia emmagatzemada, més concretament, amb el valor de dèficit energètica, calculat com

la diferencia entre la necessitat i la generació híbrida).


Pròpia)

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000

0:3

0

1:3

0

2:3

0

3:3

0

4:3

0

5:3

0

6:3

0

7:3

0

8:3

0

9:3

0

10:3

0

11:3

0

12:3

0

13:3

0

14:3

0

15:3

0

16:3

0

17:3

0

18:3

0

19:3

0

20:3

0

21:3

0

22:3

0

23:3

0

En

erg

ia [

Wh

]

Hores [h]

Energia

acumulada

(bateria)

Mínim

d'energia

necessària

Energia

sobrant

emmagatzema

da

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0:3

0

1:3

0

2:3

0

3:3

0

4:3

0

5:3

0

6:3

0

7:3

0

8:3

0

9:3

0

10:3

0

11:3

0

12:3

0

13:3

0

14:3

0

15:3

0

16:3

0

17:3

0

18:3

0

19:3

0

20:3

0

21:3

0

22:3

0

23:3

0

Ener

gia

[W

h]

Hores [h]

Energia

acumulada

(bateria)

Mínim

d'energia

necessària

Energia

sobrant

emmagatzema

da


169


Pròpia)

4.2.1.4. Escenari 4. Simulació amb radiació solar mínimes i velocitats del vent màximes

L’últim sistema simulat podria ser una cas totalment real, ja que combina els dos recursos en diferents

proporcions, com l’escenari 3, però de forma contraria, obtenint vents màxims i radiacions mínimes.

La generació abasteix per complet la demanda energètica.


0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

0:3

0

1:3

0

2:3

0

3:3

0

4:3

0

5:3

0

6:3

0

7:3

0

8:3

0

9:3

0

10:3

0

11:3

0

12:3

0

13:3

0

14:3

0

15:3

0

16:3

0

17:3

0

18:3

0

19:3

0

20:3

0

21:3

0

22:3

0

23:3

0

En

erg

ia [

Wh

]

Hores [h]

Energia

acumulada

(bateria)

Mínim

d'energia

necessària

Energia

sobrant

emmagatzema

da

0,000

20,000

40,000

60,000

80,000

100,000

120,000

0:3

0

1:3

0

2:3

0

3:3

0

4:3

0

5:3

0

6:3

0

7:3

0

8:3

0

9:3

0

10:3

0

11:3

0

12:3

0

13:3

0

14:3

0

15:3

0

16:3

0

17:3

0

18:3

0

19:3

0

20:3

0

21:3

0

22:3

0

23:3

0

En

erg

ia [

Wh

]

Hores [h]

Generació eòlica

Generació solar




170

Les gràfiques d’energia acumulada i energia sobrant tenen el mateix transcurs i això ve donat per una

utilització mínima de l’energia emmagatzemada.


Pròpia)


Pròpia)

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

50000:3

0

1:3

0

2:3

0

3:3

0

4:3

0

5:3

0

6:3

0

7:3

0

8:3

0

9:3

0

10:3

0

11:3

0

12:3

0

13:3

0

14:3

0

15:3

0

16:3

0

17:3

0

18:3

0

19:3

0

20:3

0

21:3

0

22:3

0

23:3

0

En

erg

ia [

Wh

]

Hores [h]

Energia

acumulada

(bateria)

Mínim

d'energia

necessària

Energia

sobrant

emmagatzema

da

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0:3

0

1:3

0

2:3

0

3:3

0

4:3

0

5:3

0

6:3

0

7:3

0

8:3

0

9:3

0

10:3

0

11:3

0

12:3

0

13:3

0

14:3

0

15:3

0

16:3

0

17:3

0

18:3

0

19:3

0

20:3

0

21:3

0

22:3

0

23:3

0

En

erg

ia [

Wh

]

Hores [h]

Energia

acumulada

(bateria)

Mínim

d'energia

necessària

Energia

sobrant

emmagatzema

da


171


Pròpia)

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

0:3

0

1:3

0

2:3

0

3:3

0

4:3

0

5:3

0

6:3

0

7:3

0

8:3

0

9:3

0

10:3

0

11:3

0

12:3

0

13:3

0

14:3

0

15:3

0

16:3

0

17:3

0

18:3

0

19:3

0

20:3

0

21:3

0

22:3

0

23:3

0

En

erg

ia [

Wh

]

Hores [h]

Energia

acumulada

(bateria)


172

4.3. Simulació mitjançant el software HOMER

La simulació del sistema també es realitzarà mitjançant HOMER [45] (“Hybrid Optimization odel for Electric

Renewable”), un programa que optimitza micro-xarxes d’energia renovable. El software HOMER és l'eina

seleccionada per dissenyar la simulació del sistema híbrid eòlic fotovoltaic que subministrarà energia a la

lluminària pública. Aquest programa utilitza diverses variants de disseny anomenades “Sensitivity Variables”,

o en català, variables de sensibilitat, aquests paràmetres s’escullen en funció dels resultats i els diferents

escenaris que es vol obtenir, i ofereix comparacions basades en criteris tecnicoeconòmics per generar

informes de resultats. Partint dels requeriments de disseny i de les variables meteorològiques i càrrega del

sistema d’emmagatzematge com a variables de sensibilitat, aquest programari determina les possibles

variants de sistema i realitza la simulació d'aquestes en un període de temps; això té com a finalitat observar

el comportament simulat de cada variant i així poder efectuar ajustos més detallats en el disseny. Una altra

dels avantatges de HOMER són les eines econòmiques que permeten comparar quins dels escenaris son més

viables i el temps d’amortització de la instal·lació, tenint en compte també l’impacte ambiental del sistema.

El programa funciona mitjançant la caracterització de variables d’entrada. Aquestes variables seran la

demanda elèctrica necessària, variables fotovoltaiques i eòliques, i elements bàsics d’emmagatzematge. Les

variables sensitives poden ser qualsevol variable d’entrada i s’escullen en funció dels resultats que es volen

obtenir, és a dir, si s’introdueixen diferents radiacions solars, el programa representarà la micro-xarxa amb

cadascuna de les radiacions introduïdes i optimitzarà el sistema mostrant quin nivell de radiació es més òptim

per les instal·lacions i paràmetres elèctrics. Les variables de sensibilitat no tenen límits, és a dir, qualsevol

variable d’entrada pot tenir diferents valors de sensitivitat en el mateix estudi i el programa realitzarà totes

les combinacions possibles i et mostrarà el subsistema més òptim.

De la mateixa forma que s’ha realitzat amb Excel, s’introduiran tres variables sensitives correlacionades per

després comparar els resultats de HOMER amb els anteriors. Les tres paràmetres sensitius seran els següents:

Radiació solar. Mitjançant el PVGIS [33] s’obtindrà el valor mig, màxim i mínim valor anual de radiació

obtinguda.

Velocitats de vent. Les velocitats de vent mitjanes, mínimes i màximes anuals s’obtindran de [44]

Percentatge de càrrega de la bateria (0%, 50% i 100% de la capacitat tota).

Esmentar el programa utilitza valors mitjans anuals, i els escenaris realitzats mitjançant excels son diaris i per

tant més realistes. També s’ha de tenir en compte que el programa té una base de dades amb diferents

elements constructius com es mòduls fotovoltaics, l’aerogenerador i la bateria i , que per tant, els paràmetres

interns que utilitzi el propi programa son inamovibles. Tot i així s’escolliran aquells que s’assemblin més als

incorporats a la instal·lació realitzada.


173

4.3.1. Representació de la micra-xarxa reproduïda

Primerament, s’ha d’establir la ubicació de l’actiu on s’implantarà la micro-xarxa perquè el software pugui

aconseguir els valors d’irradiància i eòlics de l’emplaçament de la seva base de dades. Seguidament, es

mostraran els valors introduïts a HOMER per construir la micro-xarxa d’estudi i s’analitzaran els valors

predeterminats del programa i aquells introduïts per l’usuari.

Les dades de consum (Figura 106) s’han introduït tenint en compte totes les pèrdues de la instal·lació, ja que

en el programa no es poden establir rendiments i es considera que tots els elements son ideals,.

Figura 106. Dades d’entrada del consum de la lluminària (Font: Pròpia i [45])

Seguidament, s’ha inclòs la primera font energètica del sistema que és el recurs solar. S’ha escollit el mòdul

més semblat al dimensionament estudiat. Les dades de capacitat, cost, reemplaçament i els costos

d’operació i manteniment, obtingudes de [46] i s’han inclòs tenint en compte que es necessiten dos mòduls

pel abastir la lluminària tal i com s’ha calculat amb anterioritat.

Figura 107. Dades d’entrada dels mòduls fotovoltaics (Font: Pròpia i [45])


174

Dimensionats els mòduls fotovoltaics, s’haurà d’introduir el recurs solar perquè el programa pugui

dimensionar la seva generació total anual. En aquest punt, es decidirà la primera variable de sensibilitat

introduint els valors mitjos, màxims i mínims de radiació solar.

Figura 108. Dades d’entrada del recurs eòlic i decisió de la primera variable de sensibilitat (Font: Pròpia i [45])

De la mateixa forma es procedirà a l’anàlisi i introducció dels paràmetres eòlics. Primerament, s’escollirà el

tipus d’aerogenerador. Mencionar, que les corbes de potència proporcionades pel programa no s’adequaven

amb les característiques de l’actiu d’estudi, per aquest motiu s’han introduït manualment els valors de

potència per cadascuna de les velocitats de vent.

Figura 109. Dades d’entrada de l’aerogenerador eòlic (Font: Pròpia i [45])


175

I seguidament, s’aconseguiran els valors anuals mitjans de velocitat del vent gracies a la base de dades del

sistema. En aquest punt s’escollirà la segona variable de sensibilitat, que com s’ha comentat abans, seran els

valors mig, mínim i màxim de vents anual.

Figura 110. Dades d’entrada del recurs eòlic i decisió de la segona variable de sensibilitat (Font:Pròpia i [45])

Finalment, s’escollirà el sistema d’emmagatzematge. Aquest element és el més difícil de seleccionar ja que

HOMER conté molt poca classificació de bateries i s’ha hagut de modificar alguns valors. Tal i com es pot

comprovar, el simulador ja contempla la profunditat de descàrrega màxima de la bateria . L’estat de càrrega

inicial conformarà la última variable sensible.

Figura 111. Dades d’entrada de la configuració del sistema d’emmagatzematge i la tercera variable de sensibilitat

(Font: Pròpia i [45])


176

Finalment s’obté la següent micro-xarxa:

Figura 112. Sistema d’enllumenat públic en HOMER (Font: Pròpia i [45])

4.3.2. Resultats gràfics obtinguts

Al simular el sistema s’han obtinguts les dues taules mostrades en la Figura 113. La taula mostrada en vermell

mostra tots els resultats amb totes les combinacions possibles obtingudes a partir de les variables de

sensibilitat generades. La taula mostrada en blau mostra les possibles solucions d’una combinació de

paràmetres de sensibilitat. La majoria de combinacions mostren diferents variacions, mostrant la primera

com la més òptima tant tècnicament com econòmicament.

Figura 113. Resultats de la simulació de la micro-xarxa en HOMER (Font: Pròpia i [45])

Seguidament es mostraran els resultats per cadascun dels escenaris simulats exposant sempre la solució més

òptima del sistema.


177

4.3.2.1. Escenari 1. Simulació amb radiació solar i vents mínims

L’escenari 1 mostra les energies utilitzades per abastir la càrrega, i tal i com es pot veure en Gràfica 45

mitjançant l’energia eòlica s’abasteix la totalitat de la mateixa sense fer ús dels mòduls solars implantats.

Aquest resultat s’ha considerat òptim de forma econòmica pel sistema, és a dir, HOMER considera més òptim

la viabilitat econòmica que tècnica, i si hi ha moments del dia on la lluminària no pot ser encesa a causa de

no utilitzar un dels elements constructius d’alimentació es preferible que tenir un balanç econòmic negatiu.

Gràfica 45. ESCENARI 1. Energia generada la necessitat energètica diària (Font: Pròpia)

La descàrrega de les bateries es fa de forma continua en cada moment en que lluminària esta encesa, ja que

si s’observen les hores d’utilització la descàrrega de la bateria succeeix en els moments on la lluminària

necessita aquest complement energètic per poder abastir-se. En la majoria dels casos es utilitzat ja que en

l’escenari 1 nomes es contempla el cas d’un abastiment eòlic.

Gràfica 46. ESCENARI 1. Descàrrega de la bateria (a) Estat inicial de 0% de càrrega (b) Estat inicial del 50% de càrrega

(c) Estat inicial al 100% de càrrega (Font: Pròpia)


178

4.3.2.2. Escenari 2. Simulació amb radiació solar i vents màxims

L’escenari 2 mostra de forma similar el concepte esmentat en l’escenari 1. HOMER ha optat per una opció

sense mòduls fotovoltaics tot i així, si comprovem els gràfics de descàrrega de la bateria, i ha moments de

dia on es necessita aquest a energia en la seva plenitud ja que l’eòlica no basteix tot el sistema per complet.

Gràfica 47. ESCENARI 12 Energia generada la necessitat energètica diària (Font: Pròpia)




179

4.3.2.3. Escenari 3. Simulació amb radiació solar màxima i velocitats del vent mínimes

En l’Escenari 3 la situació plantejada anteriorment varia. En aquest cas es fa ús de les dues energies i HOMER

ho contempla com un estat òptim, tot i així es continua utilitzant l’energia emmagatzemada durant el dia tot

i tenir una gran potència subministrada per l’energia eòlica.

Gràfica 49. ESCENARI 3. Energia generada la necessitat energètica diària (Font: Pròpia)




180

4.3.2.4. Escenari 4. Simulació amb radiació solar mínima i velocitats del vent màximes

L’escenari 4 manté fora de l’abast l’energia solar i treballa únicament a l’energia eòlica. Es considera que per

l’emplaçament utilitzat aquesta energia és més potent i pot abastir un ampli rang d’hores durant la nit.

Gràfica 51. ESCENARI 14 Energia generada la necessitat energètica diària (Font: Pròpia)




181

4.4. Comparativa dels resultats obtinguts mitjançant ambdós mètodes

La principal diferència ocasionada en les dues simulacions és la metodologia de càlcul. La simulació en Excel

és un estudi tècnic completament, sense tenir en compte costos d’instal·lació ni la seva viabilitat monetaria,

en canvi el programa HOMER simula sistemes en funció de la seva capacitat òptima a partir de paràmetres

tècnics econòmics. Per tant, s’ha de tenir en compte que son visions diferents i que en un influeix de forma

directa si el projecte es viable o no en funció dels seus paràmetres constructius. Per tant, això repercuteix

directament en la utilització de les fonts d’alimentació del sistema. HOMER elimina qualsevol element que

consideri que per aquell moment donat no faci ús, però no estudia la possibilitat de necessitar-ho en un

moment de pic de demanda. Mencionar també que HOMER ofereix tan sols una simulació en termes de

potència i no energètics i que els paràmetres introduïts son mitjanes anuals extretes de bases de dades no

actualitzades. Els valors de radiació i vents escollits per realitzar la simulació en Excels son diaris i del 2018 i

per tant son valors completament actuals obtenint així uns resultats més coherents.

HOMER proposa diferents gràfics per poder visualitzar durant l’any els moviments energètics de les dues

fonts d’energia o de la bateria, però no marca els límits de profunditat de descàrrega del sistema

d’emmagatzematge i, tot i ser una dada inicial, traspassa el límit si l’energia es necessària per la demanda

energètica. Això es un problema tècnic però HOMER prioritza introduir nomes una font energètica per

abaratir costos i utilitza la bateria com a font proveïdora. Aquest concepte no s’utilitza a la realitat però

HOMER prioritza al concepte econòmic que tècnic.

Esmentar que per ambdós simulacions s’ha realitzat una iteració incorporant un aerogenerador de 100W en

comptes de 300W ja que la generació energètica és massa elevada i l’excés energètic supera els 5 dies

d’autonomia de la instal·lació. La problemàtica principal ocasionada es que, en qualsevol escenari, quan la

bateria té una carrega del 0% o del 50%, les primeres hores de la nit la lluminària no rep suficient energia

com per funcionar a plena potència, per tant, tot i dimensionar el sistema, alguns mesos, per sobre del seu

nivell nominal, s’ha considerat que era necessari per poder abastir la lluminària al 90% i utilitzar

l’aerogenerador de 300W.


182

Conclusions

La majoria de sistemes de lluminària de pública concurrència abasteixen principalment la seva demanda

mitjançant l’energia adquirida de la xarxa elèctrica, això demostra la forta dependència energètica. Per

aquest motiu, s’ha implementat un sistema paral·lel que realitza les mateixes funcions però que aporta grans

avantatges a nivell ciutadà però també europeu. El fet d’implantar un sistema totalment autònom mitjançant

fonts d’alimentació totalment renovables genera molts estalvis tant econòmics com d’impacte ambiental ja

que es un pas més per construir ciutats adherides al canvi promogut de la transició energètica. Després de

l’estudi realitzat, el dimensionament del sistema i la validesa de la seva implantació, es pot concloure que

aquestes micro-xarxes són solucions totalment òptimes per a la diversificació de la generació urbana així com

l’avantatge que suposa l’aprofitat recursos renovables.

A nivell tècnic, les normatives actuals ofereixen alternatives per a poder substituir sistemes de pública

concurrència i convertir-los en elements més eficients i de menys consum promovent una amortització de la

instal·lació en menys anys gracies a subvencions que ofereix l’Estat per promoure aquesta tipologia de

sistemes autònoms. Per tant, constitueix un moment clau per la diversificació d’aquesta tipologia de

sistemes, no només a nivell ciutadà sinó també a nivell de petit consum individual. Tot i així, no tot son

avantatges constructives. Sempre s’ha de tenir en compte quines zones son les òptimes energèticament ja

que els actius tenen zones limitades i s’ha de tenir en compte la contaminació lumínica que ofereixen. El fet

de situar les lluminàries en un passeig on no hi ha cap element que pugui crear pèrdues, fa que s’aprofiti al

100% el recurs, però aquestes lluminàries autònomes no són una solució viable, ja que presentaria dificultats

tant energètiques, espaials com d’autonomia en carrers públics, amb gran quantitat d’edificis elevats. Així

que l’estudi d’eficiència energètica i conèixer be la implantació d’aquest tipus de sistemes és essencial.

També s’ha de considerar que l’energia solar fotovoltaica eés la més desenvolupada actualment, gracies al

gran ventall d’opcions de panells fotovoltaics i l’amplia gama de potències abastides, per això el

dimensionament solar es pot realitzar de la forma més real possible, limitant la potència generada o

augmenta-la en petits termes energètics depenent de la necessitat. La problemàtica principal, es que la mini-

eòlica no ha arribat a un grau de desenvolupament tan elevat i no abasteix tantes potències com l’energia

solar, a més, si es vol escollir, com es el cas, un aerogenerador d’eix vertical, hi ha més limitacions afegides.

Aquests aerogenerador comencen a funcionar quan les velocitats del vent son elevades i s’aturen a velocitats

bastant baixes, per tant, el marge de velocitats que ofereixen és bastant limitat, no aprofitant al màxim

l’energia cinètica. Trobar un aerogenerador VAWT que compleixi amb les expectatives de l’actiu i que aprofiti

les velocitats del vent mínimes va ser difícil de trobar per les poques empreses que fabriquen aquesta

tipologia de turbines eòliques. Tot i així, es un camp que s’està desenvolupant actualment i es preveu que les

games de potències puguin ser de més ampli rang.


183

L’aerogenerador escollit genera grans quantitats energètiques tal i com s’ha mostrat en el projecte, tot i així,

s’ha considerat que a més de donar una autonomia més gran al sistema, l’energia excedentària podria

utilitzar-se per crear mòduls independents que mostrin els consums lumínics, quin recurs energètic ha sigut

utilitzat en aquell dia en concret.... Per tant, es té en compte la possibilitat de monitoritzar el sistema creant

aplicacions web on es pot visualitzar l’estat de la mateixa, on es transmetin dades de consum, dels recursos

renovables... D’aquesta manera es considera una altre via per l‘energia excedentària ocasionada.

També esmentar que l’eficiència en l’àmbit de l’emmagatzematge amb la millora de la tecnologia de

fabricació de les bateries ha ajudat a concentrar en menor espai major quantitat d’energia. La utilització de

fonts d’alimentació intermitents com l’energia solar i eòlica impossibilita, en la majoria dels casos, utilitzar

l’energia generada just en el moment de la producció per això es necessari la utilització de bateries

d’emmagatzematge, sempre conservant la seva vida útil i mantenir els marges d’utilització imposats pel seu

catàleg.

La part de projecte que ha mostrat més la realitat del dimensionament del sistema és la simulació dels fluxos

energètics. La simulació en Excel ha validat l’encesa de la lluminària per diferents escenaris. En aquet punt,

la tecnologia d’emmagatzematge ha sigut clau per determinar l’energia rebuda pel fanal, ja que com s’ha

mostrat en les gràfiques anteriors, si les energies utilitzades no generaven al seu màxim nivell la batería havia

d’aportar la quantitat restant. Aquesta acció no ha sigut sempre possible ja que depenia de la càrrega de la

mateixa. La simulació del sistema ha mostrat la importància de la bona gestió de l’energia per part de les

bateries i ha comprovat si el sistema estava ben dimensionat, obtenint en tot moment aquella energia

necessària pel fanal.

Per una altre part, HOMER tot i ser un programa que busca la optimització de les seves variables d’entrada,

s’ha considerat que optimitza més el valor econòmic que tècnic, ja que elimina qualsevol element constructiu

que en un moment donat no es necessiti. Aquesta acció no es pot dur a terme en el món real ja que les fonts

d’energia són variants i en el moment en que una d’elles no aporti l’energia esperada es tindrà com a

recolzament l’altra. En comptes de prevaler la lluminositat del fanal, dóna més importància a la viabilitat

econòmica del sistema. Tot i així, s’ha considerat un mètode vàlid per la comprovació de l’impacte

mediambiental, per la gestió monetària del sistema i per trobar la versió més eficient de la instal·lació.

Com a visió del sistema general, es pot concloure que el projecte desenvolupat és nomes un inici per intentar

canviar la situació futura de les ciutats. Qualsevol millora en temes d’emissions requereix la participació

ciutadana per poder fer efectius els objectius climàtics fixats pel 2019 de reducció de la temperatura del

planeta i de les emissions adoptant mesures tecnològiques i canvis de comportament més sostenibles.

També es necessita la col·laboració estatal per introduir més subvencions i ajudes a persones o entitats que

vulguin potenciar aquesta tipologia d’instal·lacions, ja que al principi és una aportació de capital molt gran

però es veu amortitzada en molt poc temps pels grans estalvis econòmics aportats.


184

També es important saber que aquest és el futur immediat que s’ha de crear i que com abans s’agilitzi i

s’incorpori en les mentalitats abans s’avançarà cap a la transició energètica. Es una canvi complicat i difícil de

realitzar però es considera que es un moment clau, per les grans normatives energètiques actualitzades del

moment que incorporen més estalvis, guanys i en conseqüència menys pèrdues. Tenint en compte que

Catalunya té grans zones de sol i de vents provinents en moltes direccions és un recurs totalment òptim per

utilitzar tant individualment com en societat.

El projecte realitzat és nomes un exemple de sistema sostenible, però hi ha molts elements públic que es

poden reconstruir d’una forma més energèticament viable i que ocasionarien molts estalvis anuals, com la

implantació a gran escala de xarxes de calor i fred, sistemes que els països nòrdics tenen implantats des de

fa molt anys, o també una inversió a gran escala de punts de recàrrega de vehicle elèctric per promoure la

seva compra, o la inversió de edificis arquitectònics sostenibles... Tot això promou a la societat i ajuda al canvi

de mentalitat però es un procés lent i difícil. S’ha d’apostar per mesures que promoguin un continu

desenvolupament econòmic amb millores tecnològiques com s’està fent contínuament, però a la vegada que

promoguin un salt definitiu cap a la utilització de recursos energètics d’origen renovable.


185

5. VIABILITAT ECONÒMICA DEL SISTEMA

5.1. Estudi de la viabilitat econòmica del sistema

En el següent capítol es realitzarà un anàlisi econòmic de la instal·lació. El correcte dimensionament

econòmic d'un projecte és fonamental, no només per determinar la conveniència d'efectuar una inversió,

sinó també per predir el possible comportament de la mateixa, podent així evitar o limitar perjudicis als

inversors. Per tal de poder realitzar una anàlisi de viabilitat del projecte, es realitzarà un pressupost de la

instal·lació tenint en compte els elements constructius que la composen, i el número total de lluminàries a

instal·lar. A més, el pressupost inclourà els termes d’instal·lació i muntatge, mà d’obra, manteniment...

Per realitzar un estudi econòmic òptim es farà ús de totes les subvencions possibles i es tindran en compte

les normatives d’instal·lacions d’autoconsum per poder optar a diferents formes de retribució i no nomes a

un estalvi causat per la generació d’energia pròpia. Es calcularan diferents paràmetres econòmics com són

els VAN i el TIR explicats a continuació i s’analitzaran els anys d’amortització del projecte.


186

5.2. Estimació del pressupost d’implantació de la lluminària híbrida

Per tal de poder realitzar una anàlisi de viabilitat del sistema d’il·luminació autònom, es realitzarà un

pressupost de la instal·lació híbrida.

Components bàsics de la instal·lació (72 lluminària híbrida)

Concepte Unitats Import Unitat Import

Mòdul fotovoltaic: Solar Land 85W 144 87,99 € 12.670,56 €

Aerogenerador d'eix vertical ETNEO DS300 72 432,22 € 31.119,84 €

Regulador híbrid DWSC602 72 108,99 € 7.847,28 €

Sistema d'emmagatzematge: SunLight 100Ah 288 221,79 € 63.875,52 €

Luminària LED: LUG URBINA SOLAR 51W 72 98,95 € 7.124,40 €

Comptador de mesura monofàsic 144 175,00 € 25.200,00 €

Comptador de mesura trifàsic 72 271,00 € 19.512,00 €

TOTAL 167.349,60 €

Material elèctric

Concepte Unitats

(m) Import Unitat

(€/m) Import (€)

Conductors EXHELLENT-SOLAR mòduls-regulador S=16 mm2 720 4,58 3297,60

Conductors GENERAL CABLE Aerogenerador-regulador S= 4mm2 792 7,7 6098,40

Conductors EXHELLENT-SOLAR Regulador-bateries S=2,5 mm2 23,688 2,48 58,75

Conductors EXHELLENT-SOLAR Regulador-càrrega S=4 mm2 720 3,54 2548,80

Concepte Unitats Import Unitat Import (€)

Fusible de 10 A 432 6,05 2613,6

Diferencial Tipus A de 30mA 72 83,59 6018,48

Interruptor magnetotèrmic monofàsic 10A 72 12,95 932,4

Piques de posta a terra de 2 m 15 8,08 121,2

TOTAL 21.689,23 €


187

Mà d'obra

Concepte Núm.

Persones Hores de

treball Import

Unitat (€/h) Import (€)

Enginyer encarregat del disseny i dimensionament de la instal·lació 1 680 28 19040

Elements d'estudi (ordinador, programes de dimensionament, progrmes de disseny)

500

Mà d'obra pel muntatge de la instal·lació 144 140 15 302400

TOTAL 321.940,00 €

Import Subtotal [€] 510.978,83

IVA 0,21 107.305,55

Import Total [€] 618.284,38

Taula 32. Pressupost de la instal·lació (Font: Pròpia)

5.3. Escenaris econòmics analitzats i dades d’entrada inicials

La lluminària pública estudiada fins aleshores s’abasteix completament per si mateixa sense fer us energètic

de la xarxa, per tant l’únic guany de la instal·lació suposarà l’estalvi que ocasiona abastir-se per si mateixa.

Tot i així, gràcies a les noves normatives actuals, els excedents energètics ocasionats amb instal·lacions

d’autoconsum poden ser venuts a la xarxa elèctrica i ser retribuïts sempre tenint en compte les seves

restriccions que es mencionaran a continuació. Per aquest motiu, s’ha considerat fer un estudi econòmic més

ampli tenint en compte els diferents models que proposen les diferents normatives per comparar la seva

viabilitat i amortització de la instal·lació.

1. El primer escenari considerat serà el més simple. El guany ocasionat per la instal·lació serà l’estalvi

aconseguit pel fet d’abastir-se completament amb energia auto produïda. En aquest cas la instal·lació no

estarà connectada a xarxa i els seus excedents es perdran si no son utilitzats o emmagatzemats per la bateria.

Per calcular el valor d’estalvi energètic es realitzarà mitjançant el valor real del preu energètic actual,

tenint en compte que aquest preu no és constant si no que pateix un increment del 4,25% anuals.

𝑪𝒐𝒔𝒕 𝒅𝒆 𝒍′𝒆𝒏𝒆𝒓𝒈𝒊𝒂 𝒆𝒍è𝒄𝒕𝒓𝒊𝒄𝒂 = 𝟎, 𝟏𝟒𝟗€/𝑴𝑾𝒉 (Eq. 177)

𝜟𝑪𝒐𝒔𝒕 𝒅𝒆 𝒍′𝒆𝒏𝒆𝒓𝒈𝒊𝒂 𝒆𝒍è𝒄𝒕𝒓𝒊𝒄𝒂 = 𝟒, 𝟐𝟓% (Eq. 178)


188

2. El segon escenari establert tindrà en compte el Mètode de Compensació Simplificada explicat en l’apartat

2.5 (pàg 13). Segons el Reial Decret 24/2019, al tenir un contracte de compensació d’excedents, es pot

utilitzar un mètode per rebre una compensació econòmica per l’energia excedentària, a més, al estar

connectat a xarxa també es pot comprar energia en aquells moments on el sistema no generi suficient i la

bateria estigui totalment descarregada

L'energia horària excedentària, serà valorada al Preu mig horari, Pmh, preu de mercat diari i intradiari

menys el cost dels desviaments CDSVh (Article 14.3 iib). El valor de preu de mercat que s’obté a partir

dels resultats del mercat diari i intradiari en l'hora h, estan definits en els articles 10 i 11

respectivament del Reial decret 216/2014 [16].

El preu de mercat diari per a cada hora del dia següent es aquell que s’obté de l'encreuament de les

corbes d'oferta i demanda d’energia que s’estimen pel següent dia d’estudi. Per obtenir els preus de

mercat diaris i intradiaris dels últims anys i poder obtenir un terme coherent i real per poder estimar

el preu de venta de l’energia excedentària, s’analitzaran els preus mitjans per tots els mesos de l’any

2018 i tenint en compte l’increment anual calculat amb els valors del preu diari de l’any 2008 a

l‘actualitat, s’aconseguirà un valor pel primer any que anirà augmentat en funció de l’increment

obtingut. Les dades han sigut obtingudes de l’OMIE [47]. Les taules que mostren els càlculs

mencionats es troben en l’Annex XXV.

𝑷𝒎𝒉 = 𝟓𝟕, 𝟐𝟔€/𝑴𝑾𝒉 (Eq. 179)

𝜟𝑷𝒎𝒉 = 𝟒, 𝟐𝟔% (Eq. 180)

El cost de desviaments elèctrics, CDSVh, és el preu horari del desviament per MWh consumit dels

comercialitzadors de referència, el valor del qual l’ha d’estimar per a cada mes l’operador del sistema

tenint en compte valors històrics, i pot ser el mateix per a totes les hores del mes. El seu valor promig

i el seu increment (o decrement anual) s’ha calculat gràcies as valors obtinguts de [48]. Les taules

que mostren els càlculs mencionats es troben en l’Annex XXVI.

𝑪𝑫𝑺𝑽𝒉 = 𝟎, 𝟎𝟖€/𝑴𝑾𝒉 (Eq. 181)

𝜟𝑪𝑫𝑺𝑽𝒉 = −𝟎, 𝟎𝟓% (Eq. 182)

L'energia horària consumida de la xarxa serà valorada al cost horari d'energia del preu voluntari per

al petit consumidor en cada hora, TCUh (Article 14.3 iia). La tarifa regulada PVPC (o Preu Voluntari

per al Petit Consumidor) és un sistema per determinar el preu de l’energia implantat pel Govern per

a tots els clients del mercat elèctric regulat.


189

Aquests clients tenen el seu contracte amb una comercialitzadora de Referència i una potència

contractada no superior als 10 kW. Aquest concepte engloba altres paràmetres mencionats a

continuació:

𝑃𝑉𝑃𝐶 = 𝑇𝑃𝐴 + 𝐶𝐶𝐹 (Eq. 183)

On:

𝑇𝑃𝐴: Preu del mercat diari i intradiari

𝐶𝐶𝐹: Serveis d’ajust al sistema, peatge d’accés a la xarxa pública, pagament per capacitat i cost de

comercialització lliure.

El valor mig anual del preu voluntari al consumidor i el seu increment anual s’ha obtingut a partir de [49]. El

procediment realitzat ha sigut idèntic al del preu de mercat mencionat amb anterioritat Les taules de càlcul

es poden trobar a l’Annex XXVII.

Una de les premisses de major importància en aquest Reial Decret 244/2019 es que “El valor econòmic de

l'energia horària excedentària no podrà ser superior al valor econòmic de l'energia horària consumida de

la xarxa en el període de facturació, el qual no podrà ser superior a un mes. Així mateix, en el cas que els

consumidors i productors associats optin per acollir-se a aquest mecanisme de compensació, el productor

no podrà participar d'un altre mecanisme de venda d'energia”. D’aquesta forma, nomes es podrà vendre

l’energia excedentària si es compra a la xarxa una quantitat d’energia valorada amb el mateix preu que la

disposada a vendre.

Per tant l’escenari 2 serà un joc de compra-venta. Concretament, es vendrà el 60% dels excedents

ocasionats i es comprarà a la xarxa un 25% d’energia produïda. El percentatge de compra s’ha escollit

tenint en compte que el seu valor econòmic ha de ser igual o major que la retribució obtinguda per la

venta d’excedents.

Per poder fer un estudi de viabilitat econòmica també s’hauran de tenir en compte altres termes

interessants. S’ha de reflectir les pèrdues d’eficiència anuals, el cost anual de manteniment i una assegurança

de la instal·lació. Així com també el desemborsament anual de la prima de l’assegurança de la instal·lació,

considerant un increment del IPC del 3%

𝑷è𝒓𝒅𝒖𝒂 𝒅′𝒆𝒇𝒊𝒄𝒊è𝒏𝒄𝒊𝒂 𝒂𝒏𝒖𝒂𝒍 = 𝟎, 𝟒𝟓% (Eq. 184)

𝑪𝒐𝒔𝒕 𝒂𝒏𝒖𝒂𝒍 𝒎𝒂𝒏𝒕𝒆𝒏𝒊𝒎𝒆𝒏𝒕 = 𝟓𝟎𝟎€ (Eq. 185)

𝑪𝒐𝒔𝒕 𝒅𝒆 𝒍′𝒔𝒔𝒆𝒈𝒖𝒓𝒂𝒏ç𝒂 𝒂𝒏𝒖𝒂𝒍 = 𝟕𝟎𝟎𝟎€ (Eq. 186)

𝑰𝑷𝑪 = 𝟑% (Eq. 187)


190

També s’han de fer referència als paràmetres econòmics i de finançament de la instal·lació. No succeirà el

mateix, en concepte d’amortització, si tot el cost de la instal·lació es paga amb un fons propi o si es demana

un préstec amb interès adjunt. Per aquest motiu, i per cadascun dels escenaris plantejats, es calcularà el

temps d’amortització de la instal·lació, si els diners són de fons propi o si són obtinguts d’alguna entitat

financera.

Si els diners son obtinguts d’una entitat financera es necessari calcular diferents paràmetres a tenir en

compte:

𝑃𝑟è𝑠𝑡𝑒𝑐 = 𝐶𝑜𝑠𝑡 𝐼𝑛𝑡𝑎𝑙 · 𝑙𝑎𝑐𝑖ó − 𝐹𝑜𝑛𝑠 𝑃𝑟𝑜𝑝𝑖 − 𝑆𝑢𝑏𝑣𝑒𝑛𝑐𝑖𝑜𝑛𝑠 (Eq. 188)

On:

𝑃𝑟è𝑠𝑡𝑒𝑐: Diners aportats per l’entitat financera (€).

𝐶𝑜𝑠𝑡 𝐼𝑛𝑡𝑎𝑙 · 𝑙𝑎𝑐𝑖ó: Cost pressupostat (€).

𝐹𝑜𝑛𝑠 𝑝𝑟𝑜𝑝𝑖: Diners aportats per l’usuari (€).

𝑆𝑢𝑏𝑣𝑒𝑛𝑐𝑖𝑜𝑛𝑠: Diners portats per una entitat sense retorn (€)→ 𝑆𝑢𝑏𝑣𝑒𝑛𝑐𝑖ó 𝑑𝑒 𝐹𝐸𝐷𝐸𝑅 500.000€

La FEDER (Federació nacional d’eficiència energètica) té un programa actual que estableix una línia d’ajudes

a les entitats locals com ajuntaments perquè puguin efectuar la reforma de les seves instal·lacions

d'enllumenat exterior sota dissenys d'eficiència energètica que permetin reduir el consum en més d’un 30%,

que adeqüin les instal·lacions amb el reglament d’eficiència energètica obtenint es mínims nivells

d’il·luminació mitja i que si s’escau, utilitzin fonts d’energia renovable pel seu abastiment.

Es podrà sol·licitar fins el 100% de la inversió de la instal·lació amb un mínim de 300.000€ i un màxim de

4.000.000€. Per aquest motiu s’ha considerat que acceptar l’ajuda de FEDER podria reduir els anys

d’amortització de la instal·lació. S’ha decidit no demanar el crèdit sencer ja que aquesta ajuda s’ha de repartir

entre altres entitats públiques que vulguin reformar l’enllumenat de les ciutats així que la subvenció

demandada s’estimarà de 500.000€:

Calculat el préstec obtingut serà necessari saber la quantitat o quota mensual a pagar:

𝑄𝑢𝑜𝑡𝑎 =𝑃𝑟è𝑠𝑡𝑒𝑐

1 − (1 + 𝑖)−𝑛

𝑖

(Eq. 189)

On:

𝑄𝑢𝑜𝑡𝑎: Diners a pagar mensualment (€).

𝑃𝑟è𝑠𝑡𝑒𝑐: Diners aportats per l’entitat financera (€).

𝑖: Interès mensual en tant per u.


191

𝑛: Temps del pla de finançament (mesos).

Serà necessari calcular el valor dels interessos mensuals:

𝐼𝑛𝑡𝑒𝑟è𝑠 =𝐶𝑎𝑝𝑖𝑡𝑎𝑙 𝑝𝑒𝑛𝑑𝑒𝑛𝑡 · 𝑖

12

(Eq. 190)

On:

𝐼𝑛𝑡𝑒𝑟è𝑠: Valor de l’interès mensual (€).

𝐶𝑎𝑝𝑖𝑡𝑎𝑙 𝑝𝑒𝑛𝑑𝑒𝑛𝑡: Diners a retornar a l‘entitat financera (€).

𝑖: Interès mensual en tant per u.

Per conèixer els interessos i quotes anuals es necessitarà calcular el capital amortitzat i acumulat i l’interès

acumulat:

𝐶𝑎𝑝𝑖𝑡𝑎𝑙 𝑎𝑚𝑜𝑟𝑡𝑖𝑡𝑧𝑎𝑡 = 𝑄𝑢𝑜𝑡𝑎 − 𝐼𝑛𝑡𝑒𝑟𝑒𝑠𝑜𝑠 (Eq. 191)

𝐼𝑛𝑡𝑒𝑟è𝑠 𝑎𝑐𝑢𝑚𝑢𝑙𝑎𝑡 = 𝐼𝑛𝑡𝑒𝑟𝑒𝑠𝑖 + 𝐼𝑛𝑡𝑒𝑟è𝑠𝑖−1 (Eq. 192)

𝐶𝑎𝑝𝑖𝑡𝑎𝑙 𝑎𝑚𝑜𝑟𝑡𝑖𝑡𝑧𝑎𝑡 𝑎𝑐𝑢𝑚𝑢𝑙𝑎𝑡 = 𝐶𝑎𝑝𝑖𝑡𝑎𝑙 𝑎𝑚𝑜𝑟𝑡𝑖𝑡𝑧𝑎𝑡𝑖 − 𝐶𝑎𝑝𝑖𝑡𝑎𝑙 𝑎𝑚𝑜𝑟𝑡𝑖𝑡𝑧𝑎𝑡𝑖−1 (Eq. 193)

On:

𝐼𝑛𝑡𝑒𝑟è𝑠𝑖: Valor de l’interès mensual actual (€).

𝐼𝑛𝑡𝑒𝑟è𝑠𝑖−1: Valor de l’interès mensual anterior (€).

𝐶𝑎𝑝𝑖𝑡𝑎𝑙 𝑎𝑚𝑜𝑟𝑡𝑖𝑡𝑧𝑎𝑡𝑖: Diners retornats al mes actual (€).

𝐶𝑎𝑝𝑖𝑡𝑎𝑙 𝑎𝑚𝑜𝑟𝑡𝑖𝑡𝑧𝑎𝑡𝑖−1: Diners retornats al mes anterior (€).

Finalment, la quota anual i l’interès anual es calcularan:

𝑸𝒖𝒐𝒕𝒂 𝒂𝒏𝒖𝒂𝒍 = 𝑸𝒖𝒐𝒕𝒂 · 𝟏𝟐 (Eq. 194)

𝑰𝒏𝒕𝒆𝒓è𝒔 𝒂𝒏𝒖𝒂𝒍 𝒂𝒏𝒚 = 𝐼𝑛𝑡𝑒𝑟è𝑠 𝑎𝑐𝑢𝑚𝑢𝑙𝑎𝑡(𝑚𝑒𝑠 12 → 𝑎𝑛𝑦 1) … (𝑚𝑒𝑠 24 → 𝑎𝑛𝑦 2) … (Eq. 195)

𝑪𝒂𝒑𝒊𝒕𝒂𝒍 𝒂𝒎𝒐𝒓𝒕𝒊𝒕𝒛𝒂𝒕 𝒂𝒏𝒖𝒂𝒍 𝒂𝒏𝒚

= 𝑪𝒂𝒑𝒊𝒕𝒂𝒍 𝒂𝒎𝒐𝒓𝒕𝒊𝒕𝒛𝒂𝒕(𝑚𝑒𝑠 12 → 𝑎𝑛𝑦 1) … (𝑚𝑒𝑠 24 → 𝑎𝑛𝑦 2) …

(Eq. 196)

𝑪𝒂𝒑𝒊𝒕𝒂𝒍 𝒑𝒆𝒏𝒅𝒆𝒏𝒕 𝒂𝒏𝒖𝒂𝒍 𝒂𝒏𝒚 = 𝑪𝒂𝒑𝒊𝒕𝒂𝒍 𝒂𝒎𝒐𝒓𝒕𝒊𝒕𝒛𝒂𝒕 𝒂𝒏𝒖𝒂𝒍 − 𝑸𝒖𝒐𝒕𝒂 𝒂𝒏𝒖𝒂𝒍 (Eq. 197)

En el cas d’estudi analitzat amb un préstec d’una entitat financera, es plantejarà un 20% de fons propi i una

subvenció de 500.000, amb un interès del 5% i un termini de finançament de 15 anys.


192

5.4. Conceptes d’anàlisi econòmica

Conegudes totes les dades inicials es procedirà a conèixer els diferents conceptes d’anàlisi econòmica que

s’han utilitzat per realitzar l’estudi de viabilitat del projecte.

Ingressos o guanys Es consideren les ventes d’energia a la xarxa o l’estalvi energètic realitzat per

l’autoabastiment energètic.

Pèrdues: Es reflectiran els costos d'operació, manteniment i assegurança anuals. Així com les quotes i

interessos a pagar a l’entitat financera en els escenaris on s’hagin preestablert. En aquest apartat també

hi configuraran els costos de compra d’energia en el cas de que hi hagin.

Amortitzacions: Mostra la distribució de les despeses d’adquisició de la instal·lació al llarg de períodes

comptables. Representa la depreciació monetària que en e transcurs del temps pateixen els actius

immobilitzats de a empresa.

Un dels criteris que s’utilitzen per analitzar la rendibilitat de la instal·lació serà el flux de caixa o també

anomenat “Cah-flow”, que es tracta d’una estimació anual del saldo net de l’efectiu de l’empresa, és a dir,

representa les entrades o sortides netes de diners anuals. Com a conseqüència d’això existeix el concepte

del Valor Actual Net d’un projecte, que és la suma algebraica dels valors equivalents de tots els fluxos de

caixa parcials actualitzada al inici del projecte. Els fluxos de cada any són les sumes anuals de les despeses i

ingressos, podent ser de qualsevol signe. De tal forma, que si en un any es té un flux de caixa negatiu

significaria que en aquest període, les despeses han superat als ingressos, i de forma contraria, indicaria que

els ingressos han estat superiors. Per tant, el VAN ens proporciona una mesura absoluta de rendibilitat de la

instal·lació. Un VAN obtingut positiu ens indica que la instal·lació crea valor, podent ser abordada. En cas

contrari, VAN negatiu, la instal·lació generarà perdudes i no és interessant la inversió.

La formula del VAN és la següent, tenint en compte que r es la tassa de descompte:

𝑉𝐴𝑁 = −𝐼𝑛𝑣𝑒𝑟𝑠𝑖ó + ∑𝐹𝐶𝑛

(1 + 𝑟)𝑛

𝑛

1

(Eq. 198)

El següent paràmetre a calcular per mostrar la viabilitat del sistema es el TIR, la tassa interna de retorn que

és la tassa de descompte o tipus d’interès que iguala el VAN a 0.

𝑉𝐴𝑁 = −𝐼𝑛𝑣𝑒𝑟𝑠𝑖ó + ∑𝐹𝐶𝑛

(1 + 𝑟)𝑛= 0

𝑛

1

(Eq. 199)


193

Per poder graficar els resultats obtinguts i poder comparar-los, es calcularà el BAI (Beneficis abans

d’impostos), és a dir, els beneficis obtinguts menys les despeses financeres i, els beneficis acumulats (la suma

de tots els BAI). A més es tindrà en compte la rendibilitat econòmica del projecte que té en compte els diners

propis invertits i es despeses financeres.

En el següent estudi, es mostrarà una previsió del compte de resultats de la instal·lació durant els 25 anys de

vida útil estimada, es simularà el flux de caixa anual i s'estimaran els paràmetres VAN, TIR, indicadors utilitzats

habitualment per l'anàlisi de viabilitat d'inversions. A més, es definirà el període de retorn de la inversió

inicials gracies als fluxos de caixa generats pel projecte. Aquests paràmetres es calcularan per els diferents

escenaris i respecte els resultats obtinguts es considerarà quins dels models mostrats es més òptim.

Seguidament es mostrarà la taula de la producció energètica de les 72 lluminàries (sistema complert) amb la

necessitat energètica total i es mostraran els dos escenaris plantejats anteriorment.

Producció energética mensual [kWh] (72 lluminàries)

Energia solar

Energia eòlica

∑ Producció solar+eòlica

Necesitat energètica [kWh/mes]

Excedent energètic [kWh/mes]

GENER 1492,416 2917,187 4409,603 2367,298 2042,305

FEBRER 1747,366 2630,278 4377,644 1973,851 2403,792

MARÇ 2257,759 5202,963 7460,722 1948,549 5512,172

ABRIL 2182,992 4433,009 6616,001 1617,287 4998,714

MAIG 2334,243 3022,432 5356,675 1421,780 3934,895

JUNY 2336,068 3443,243 5779,311 1245,347 4533,963

JULIOL 2405,095 4055,327 6460,422 1358,817 5101,605

AGOST 2365,048 3481,509 5846,556 1585,660 4260,897

SETEMBRE 2098,993 2439,061 4538,054 1793,039 2745,015

OCTUBRE 1908,701 3825,788 5734,489 2103,670 3630,819

NOVEMBRE 1458,493 4170,068 5628,560 2247,405 3381,155

DESEMBRE 1386,332 1578,279 2964,610 2427,342 537,269

Producció anual [kWh]

65172,648

Total excedent [kWh]

43082,601

Excedent a venta [kWh] 25849,560

Taula 33. Energia generada i excedent obtingut per 72 lluminàries (Font: Pròpia)


194

A continuació, es mostren els valors i paràmetres utilitzats per calcular la rendibilitat del projecte.

DADES INSTAL·LACIÓ COMPLETA ( 72 lluminàries)

Producció energètica estimada anual 65172,648 kWh/any

DADES GENERALS

Anys d'estudi de la instal·lació 25 anys

Pèrdua anual d'eficiència 0,45 %

ESCENARI 1

Cost de l'energia elèctrica 0,149 €/kWh

Increment anual del preu de l'energia 4,250 %

ESCENARI 2

Preu al petit consumidor (PVPC) 0,124 €/kWh Increment anual del PVPC 3,453 %

Preu del mercat horari (Pmh) 0,057 €/kWh

Increment anual del preu del mercat 4,261 %

IPC estimat 3 %

COSTOS

Cost de la instal·lació 618284,38 €

Període d'amortització 10 anys

Cost anual de manteniment de la instal·lació

500 €

Cost anual de l'assegurança de la instal·lació

700 €

Cost dels desviaments 0,000081 €

Increment dels costos de desviament -0,046500 %

Cost d’accés a la xarxa 0,04403 €

PARÀMETRES ECONOMICS I FINANÇAMENT

Fons propi 20% 61828,43798 €

Subvencions IDAE (FEDER) 500.000 €

Préstec 56455,94

Tipus d’interès 5 %

Termini de finançament 15 anys

Quota mensual del crèdit 446,450 €

Taula 34. Paràmetres econòmics de la instal·lació solar i eòlica (Font: Pròpia)


195

DESENVOLUPAMENT DEL PRÈSTEC ANUAL

ANY CAPITAL

PENDENT QUOTA INTERESOS

CAPITAL AMORTITZAT

1 56455,94 5357,40 2763,90 2593,50

2 53862,44 5357,40 2631,21 2726,19

3 51136,25 5357,40 2491,73 2865,67

4 48270,58 5357,40 2345,12 3012,28

5 45258,30 5357,40 2191,01 3166,39

6 42091,91 5357,40 2029,01 3328,39

7 38763,51 5357,40 1858,72 3498,68

8 35264,83 5357,40 1679,72 3677,68

9 31587,16 5357,40 1491,56 3865,84

10 27721,32 5357,40 1293,78 4063,62

11 23657,70 5357,40 1085,88 4271,52

12 19386,18 5357,40 867,34 4490,06

13 14896,12 5357,40 637,62 4719,78

14 10176,34 5357,40 396,15 4961,25

15 5215,08 5357,40 142,32 5215,08

Taula 35. Desenvolupament del préstec anual (Font: Pròpia)

5.5. Viabilitat econòmica dels escenaris analitzats

5.5.1. Escenari 1. Sistema híbrid sense venta d’excedents

El primer escenari mostrat és el més simplificat, ja que nomes exposa l’estalvi energètic obtingut per

l’autoconsum d’energia elèctrica. Si s’analitza el període de retorn amb un préstec de la entitat financera el

període de retorn son 12 anys.

Gràfica 53. ESCENARI 1. Sistema híbrid sense venta d’excedents amb préstec de la entitat financera (Font: Pròpia)

-100000

-50000

0

50000

100000

150000

200000

250000

2019

2021

2023

2025

2027

2029

2031

2033

2035

2037

2039

2041

2043

[€]

Any

Flux de caixa (Guanys-Pèdues)

Flux de caixa axumulat


196

Gràfica 54. ESCENARI 1. Rendibilitat financera i TIR del projecte amb préstec (Font: Pròpia)

Si s’analitza el mateix projecte sense la necessitat de préstec, els anys d’amortització son 12 anys. Així que

demanar un préstec a la entitat financera genera un any més de despeses econòmiques.

Gràfica 55. ESCENARI 1. Sistema híbrid sense venta d’excedents sense préstec de la entitat financera (Font: Pròpia)

Per les dues metodologies de pagament la rendibilitat econòmica és molt similar, ja que comença a ser

positiva al 2030.

Gràfica 56. ESCENARI 1. Rendibilitat financera i TIR del projecte sense préstec (Font: Pròpia)

-100,00%

-80,00%

-60,00%

-40,00%

-20,00%

0,00%

20,00%

40,00%

60,00%

2020

2021

2022

2023

2024

2025

2026

2027

2028

2029

2030

2031

2032

2033

2034

2035

2036

2037

2038

2039

2040

2041

2042

2043

2044

2045

2046

[€]

Any

Rentabilitat financera anual

"TIR"

-100000

-50000

0

50000

100000

150000

200000

250000

2019

2021

2023

2025

2027

2029

2031

2033

2035

2037

2039

2041

2043

[€]

Any



-60,00%

-40,00%

-20,00%

0,00%

20,00%

40,00%

2020

2021

2022

2023

2024

2025

2026

2027

2028

2029

2030

2031

2032

2033

2034

2035

2036

2037

2038

2039

2040

2041

2042

2043

2044

2045

2046

[€]

Any


"TIR"


197

5.5.2. Escenari 2. Sistema híbrid amb venta d’excedents i compra a partir del mecanisme de

compensació simplificada

Finalment, si es realitza un contracte amb la comercialitzadora per poder comprar energia al preu voluntari

del petit consumidor (un 25%) mantenint també de forma activa la venta del 60% dels excedents generats,

l’amortització de la instal·lació es realitzarà en 12 anys.

Gràfica 57. ESCENARI 2. Sistema híbrid sense venta d’excedents amb préstec de la entitat financera (Font: Pròpia)

Gràfica 58. ESCENARI 2. Rendibilitat financera i TIR del projecte amb préstec (Font: Pròpia)

-100000

-50000

0

50000

100000

150000

200000

250000

2019

2021

2023

2025

2027

2029

2031

2033

2035

2037

2039

2041

2043

[€]

Any



-100,00%

-80,00%

-60,00%

-40,00%

-20,00%

0,00%

20,00%

40,00%

2020

2021

2022

2023

2024

2025

2026

2027

2028

2029

2030

2031

2032

2033

2034

2035

2036

2037

2038

2039

2040

2041

2042

2043

2044

2045

2046

[€]

Any


"TIR"


198

Si amb les mateixes condicions s’evita el préstec de l’entitat financera i es paga tot amb el fons propi i la

subvenció, mantenint el mateix percentatge de venta i compra d’excedent que anteriorment, l’amortització

es realitza en 12 anys .

Gràfica 59. ESCENARI 2. Sistema híbrid sense venta d’excedents sense préstec de la entitat financera (Font: Pròpia)

Gràfica 60. ESCENARI 2. Rendibilitat financera i TIR del projecte sense préstec (Font: Pròpia)

Els resultats del VAN son positius i d’elevat valor així que es pot considerar que el projecte es rentable

econòmicament.

-150000

-100000

-50000

0

50000

100000

150000

200000

250000

2019

2021

2023

2025

2027

2029

2031

2033

2035

2037

2039

2041

2043

[€]

Any



-50,00%

-40,00%

-30,00%

-20,00%

-10,00%

0,00%

10,00%

20,00%

30,00%

2020

2021

2022

2023

2024

2025

2026

2027

2028

2029

2030

2031

2032

2033

2034

2035

2036

2037

2038

2039

2040

2041

2042

2043

2044

2045

2046

[€]

Any


"TIR"


199

Taula 36. Taula de resum dels paràmetres econòmics de la instal·lació amb tots els escenaris establerts. (Font: Pròpia)

Com a conclusió, es pot dir que posar a disposició l’excedent energètic a la xarxa no suposa cap benefici

econòmic, però sí una bona alternativa dins el context de la transició energètica.

S’ha realitzat un esquema unifilar connectat a xarxa per aquells escenaris econòmics on la instal·lació hagi

d’estar connectada per abocar excedents o comprar energia (Annex XXVIII). Les taules de càlcul de viabilitat

econòmica es troben en l’Annex XXIX.

Paràmetres econòmics

ESCENARI 1. ESCENARI 2.

AMB FINANÇAMENT

VAN 126545,8115 121619,819

TIR 10,40% 9,72%

“Pay-back” Any 12 Any 13

SENSE FINANÇAMENT

VAN 223750,5627 218824,571

TIR 8,79% 8,32%

“Pay-back” Any 12 Any 12


200

5.6. Comparativa d’escenaris numèrics amb els obtinguts al estudi tècnic-

econòmic de HOMER

Si es comparen els fluxos de caixa calculats i el que proporciona l’eina HOMER es pot observar que el ”Pay-

back” de la instal·lació es realitza als 20 anys. Això es a causa que HOMER no incorpora la subvenció FEDER

tinguda en compte per l’anàlisi econòmic del sistema i per tant, els fons propi s’encarrega del cost total de la

instal·lació. Per aquest motiu es triguen aproximadament 9 anys més en amortitzar la instal·lació i començar

a tenir guanys. Tot i així s’ha de recordar que HOMER porta incorporats els costos de manteniment, operació

i reemplaçament dels elements constructius i que la bateria del sistema s’utilitza fins al seu límit de càrrega

realitzant-li profunditats de descàrrega inferiors als marges preestablerts, això HOMER ho contempla, i per

això s’allarga el període de retorn ja que abans d’amortitzar el sistema hi ha elements que han reduït els seus

cicles de vida com es bateries i s’han de reemplaçar.

Gràfica 61. Flux de caixa de Homer (Font: Pròpia i [45])


201

5.7. Anàlisi de l’impacte ambiental

En aquest apartat s’analitza l’impacte mediambiental que pugui causar el projecte en la seva execució real.

Al no utilitzar cap font d’alimentació obtinguda a partir de recursos primaris com els combustibles fòssils les

emissions son completament nul·les. Per validar i justificar l’impacte mediambiental es mostra els resultats

de HOMER en quant a emissions previstes del sistema. Tal i com es pot veure no hi ha emissions de cap tipus

de gas que pugui crear i augmentar l’efecte hivernacle del planeta i que afecti directament a l’augment de

temperatura del mateix.

Figura 114. Taula d’emissions del sistema mb HOMER (Font: Pròpia i [45])


202

Referències bibliogràfiques

[1] «GECO 2019. Global Energy & CO2 Status Report.The latest trends in energy and emissions in 2018». [En línia]. Disponible a: https://www.iea.org/efficiency2018/. [Accedit: 15-gen-2019].

[2] J. Thomas, «Hybrid Streetlight Powered By Both Wind and Sun | TreeHugger». [En línia]. Disponible a: https://www.treehugger.com/renewable-energy/hybrid-streetlight-powered-by-both-wind-and-sun.html. [Accedit: 15-feb-2019].

[3] «Eolgreen». [En línia]. Disponible a: http://eolgreen.blogspot.com/. [Accedit: 15-feb-2019].

[4] F. Europeo De Desarrollo, «Segundo Programa de Ayudas a la renovación de las instalaciones de alumbrado exterior municipal Departamento Servicios y Agricultura IDAE».

[5] Instituto de energia solar, «Gráficos significativos energía solar fotovoltaica», p. 61, 2018.

[6] «UNEF. Escenarios de evolución del sector fotovoltaico en España». [En línia]. Disponible a: https://unef.es/2018/02/escenarios-de-evolucion-del-sector-fotovoltaico-en-espana/. [Accedit: 15-gen-2019].

[7] AEE (Asociaición Empresarial Eólica), «Potencia instalada y generación». [En línia]. Disponible a: https://www.aeeolica.org/sobre-la-eolica/la-eolica-espana/potencia-instalada-y-generacion. [Accedit: 17-abr-2019].

[8] J. D. E. L. Estado, «ELECTRICIDAD . Ley del Sector Eléctrico.», vol. 2014, p. 1-123, 2019.

[9] R. Decreto et al., «ENERGÍA . Real Decreto 413/2014. Regula la actividad de producción de energía eléctrica a partir de fuentes de energía renovables , cogeneración y residuos . MINISTERIO INDUSTRIA , ENERGÍA Y TURISMO», p. 1-105, 2019.

[10] R. Decreto et al., «ELECTRICIDAD .Real Deceto 900/2015. Regula las condiciones administrativas , técnicas y económicas de las modalidades de suministro de energía eléctrica con autoconsumo y de producción con autoconsumo . MINISTERIO INDUSTRIA , ENERGÍA Y TURISMO», p. 1-51, 2019.

[11] D. Industria, «Real Decret 352/2001. Procedimiento administrativo aplicable a las instalaciones de energía solar fotovoltaica conectadas a la red eléctrica.», p. 1-7, 2019.

[12] M. I. Y. Energía, «ENERGÍA SOLAR. Homologación de paneles solares.», p. 6-8, 2019.

[13] P. Expositiva et al., «Real Decreto 174/2002.Regula la implantación de la energía eólica en Cataluña.», p. 1-20, 2019.

[14] T. I. Disposiciones et al., «ENERGÍA EÓLICA .Real Decreto 147/2009. Regula los procedimientos administrativos aplicables para la implantación de parques eólicos e instalaciones fotovoltaicas en Cataluña . DEPARTAMENT ECONOMIA I FINANCES», p. 1-29, 2019.

[15] M. Para i L. A. Transición, «Real Decreto 244/2019. Regulan las condiciones administrativas, técnicas y económicas del autoconsumo de energía eléctrica», 2019.


203

[16] D. Industria, «ELECTRICIDAD . Real Decreto 215/2014. Establece la metodología de cálculo de los precios voluntarios para el pequeño consumidor de energía eléctrica y su régimen jurídico de contratación . MINISTERIO INDUSTRIA , ENERGÍA Y TURISMO», p. 1-42, 2019.

[17] S. Fotovoltaica, «Pliego de Condiciones Técnicas de Instalaciones Aisladas de Red», 2009.

[18] S. Fotovoltaica, «Energía Solar Fotovoltaica Pliego de Condiciones Técnicas de Instalaciones Conectadas a Red», 2011.

[19] A. Público, «Ley del alumbrado público de Cataluña. Ordenación ambiental del alumbrado público para la protección del medio nocturno.», p. 1-16, 2019.

[20] P. Expositiva, T. I. Disposiciones, T. Ii, i T. Iii, «ALUMBRADO PÚBLICO . Desarrollo de la Ley 6 / 2001 , de ordenación ambiental del alumbrado para la protección del medio nocturno . DEPARTAMENT TERRITORI I SOSTENIBILITAT», p. 1-21, 2019.

[21] R. Decreto et al., «ELECTRICIDAD . Aprueba el Reglamento de eficiencia energética en instalaciones de alumbrado exterior y sus Instrucciones técnicas complementarias EA-01 a EA-07 . MINISTERIO INDUSTRIA , TURISMO Y COMERCIO», p. 1-55, 2019.

[22] E. Aprueba i M. C. Y. Tecnología, «ELECTRICIDAD. Aprueba el Reglamento electrotécnico para baja tensión. MINISTERIO CIENCIA Y TECNOLOGÍA BOE 18 septiembre 2002, núm. 224, [pág. 33085].», p. 1-5, 2019.

[23] B. Bueno, Reglament Electrotécnic de Baixa Tensió. 2016.

[24] P. Expositiva, M. Nocturno, M. Ambiente, i E. Comisi, «ALUMBRADO PÚBLICO .Orden MAH/566/2009. Regula y constituye la Comisión de Prevención de la Contaminación», p. 1-4, 2019.

[25] «Universtat Politècnica de Catalunya. Curs d’il·luminació». [En línia]. Disponible a: https://grlum.dpe.upc.edu/manual/sistemasIluminacion-fotometria.php. [Accedit: 19-abr-2019].

[26] O. Garcia Fernandez, Javier; Boix, «Recursos CITECEA. Gráficos y diagramas.» [En línia]. Disponible a: https://recursos.citcea.upc.edu/llum/fotometria/graficos.html#isolux. [Accedit: 19-abr-2019].

[27] O. Garcia Fernandez, Javier; Boix, «Recursos CITCEA. Alumbrado de vías públicas». [En línia]. Disponible a: https://recursos.citcea.upc.edu/llum/exterior/vias_p.html. [Accedit: 19-abr-2019].

[28] O. Garcia Fernandez, Javier; Boix, «Recursos CITCEA. Cálculo de instalaciones de alumbrado». [En línia]. Disponible a: https://recursos.citcea.upc.edu/llum/exterior/calculos.html#mfacutil. [Accedit: 19-abr-2019].

[29] «Horas de sol diarias». [En línia]. Disponible a: http://www.08pc10.es/08cw/prayt/franjas_sol_mes.htm#aqui. [Accedit: 19-abr-2019].

[30] «Alumbrado público. Tipologia en función del tipo de bombilla.» [En línia]. Disponible a: http://2.bp.blogspot.com/-4rF8XDRx_So/Toq74pDnnXI/AAAAAAAAAFk/1SmW8scCEgk/s1600/tipos_alumbrado.JPG. [Accedit: 19-abr-2019].


204

[31] H. Martínez, «Guia de disseny de sistemes d’energia solar fotovoltaica».

[32] J. De la Hoz, «Centrals Elèctriques i energies renovables».

[33] «PV potential estimation utility». [En línia]. Disponible a: http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/apps4/pvest.php. [Accedit: 07-abr-2019].

[34] X. Camps, G. Velasco, J. de la Hoz, i H. Martín, «Contribution to the PV-to-inverter sizing ratio determination using a custom flexible experimental setup», Appl. Energy, vol. 149, p. 35-45, 2015.

[35] S. Ratés, «Resurs eòlic.Generació d’energia eòlica.»

[36] H. Martínez, «Sistemas de Energia eólica : Introducción a las Instalaciones y su dimensionameinto».

[37] «Magnetotèrmic». [En línia]. Disponible a: http://roble.pntic.mec.es/adog0009/2.1.2.html. [Accedit: 15-abr-2019].

[38] «Sede Electrónica del Catastro». [En línia]. Disponible a: https://www1.sedecatastro.gob.es/Cartografia/mapa.aspx?buscar=S. [Accedit: 04-abr-2019].

[39] «Clima Palamós - meteoblue». [En línia]. Disponible a: https://www.meteoblue.com/es/tiempo/pronostico/modelclimate/palamós_españa_3114566. [Accedit: 02-abr-2019].

[40] «Cálculo de la posición del sol en el cielo para cada lugar en cualquier momento». [En línia]. Disponible a: https://www.sunearthtools.com/dp/tools/pos_sun.php?lang=es#top. [Accedit: 23-abr-2019].

[41] «Calcula la producción eólica. Parámetros de Weibull». [En línia]. Disponible a: https://www.enair.es/es/app. [Accedit: 04-abr-2019].

[42] «Tiempo promedio en enero en Palamós, España - Weather Spark». [En línia]. Disponible a: https://es.weatherspark.com/m/48963/1/Tiempo-promedio-en-enero-en-Palamós-España#Sections-Wind. [Accedit: 24-abr-2019].

[43] «Base de datos meteorológica desde 2013. Consulta de Datos de temperatura». [En línia]. Disponible a: https://datosclima.es/Aemet2013/Viento2013.php. [Accedit: 24-feb-2019].

[44] «Tiempo promedio en enero en Palamós, España - Weather Spark». [En línia]. Disponible a: https://es.weatherspark.com/m/48963/1/Tiempo-promedio-en-enero-en-Palamós-España#Sections-Wind. [Accedit: 27-abr-2019].

[45] «HOMER - Hybrid Renewable and Distributed Generation System Design Software». [En línia]. Disponible a: https://www.homerenergy.com/. [Accedit: 06-abr-2019].

[46] «Autosolar | La Tienda de la Energía Solar». [En línia]. Disponible a: https://autosolar.es/. [Accedit: 03-abr-2019].

[47] «OMIE». [En línia]. Disponible a: http://www.omie.es/reports/index.php?report_id=111#. [Accedit: 27-abr-2019].


205

[48] «Informes mensuals de l’OMIE».

[49] «PVPC | ESIOS electricidad · datos · transparencia». [En línia]. Disponible a: https://www.esios.ree.es/es/pvpc?date=28-04-2019. [Accedit: 03-abr-2019].

DISSENY D’UN SISTEMA D’ALIMENTA IÓ AUTÒNOM PER UN …

Documents

Transcript of DISSENY D’UN SISTEMA D’ALIMENTA IÓ AUTÒNOM PER UN …