Trabajo Fin de Máster Optimización de Instalaciones...

Optimización de Instalaciones Fotovoltaicas: Autoconsumo Nicho de mercado del sector Fernando Ruiz Claro 1

Trabajo Fin de Máster

Optimización de Instalaciones

Fotovoltaicas: Autoconsumo

Nicho de mercado del sector

Tutores: Manuel Felipe Rosa Iglesias

Javier Pino Lucena

Autor: Fernando Ruiz Claro

Master en Sistemas de Energía Térmica

Diciembre 2012


ÍNDICE

1 INTRODUCCIÓN ........................................................................................................................... 4

2 OBJETO ........................................................................................................................................ 5

3 EVOLUCIÓN LEGISLATIVA DEL SECTOR ELÉCTRICO FOTOVOLTAICO ................................. 6

3.1 LEY 54/1997, DE 27 DE NOVIEMBRE, DEL SECTOR ELÉCTRICO .................................................................... 6

3.2 REAL DECRETO 661/2007, DE 26 DE MAYO ......................................................................................... 6

3.3 REAL DECRETO 1578/2008, DE 26 DE SEPTIEMBRE ................................................................................ 7

3.4 REAL DECRETO 1565/2010, DE 19 DE NOVIEMBRE ................................................................................ 7

3.5 REAL DECRETO-LEY 14/2010, DE 23 DE DICIEMBRE ................................................................................ 8

3.6 REAL DECRETO 1699/2011, DE 18 DE NOVIEMBRE ................................................................................ 8

3.7 REAL DECRETO-LEY 1/2012, DE 27 DE ENERO ....................................................................................... 9

3.8 REAL DECRETO-LEY 1/2012, DE 27 DE ENERO ....................................................................................... 9

4 SISTEMA TARIFARIO ELÉCTRICO ESPAÑOL .......................................................................... 10

4.1 AGENTES DEL MERCADO LIBERALIZADO ............................................................................................. 11

4.2 PERIODOS DE FACTURACIÓN DE LAS TARIFAS DE ACCESO ELÉCTRICAS ............................................................ 14

4.3 FACTURACIÓN DE LAS TARIFAS DE ACCESO ELÉCTRICAS DE LOS CONCEPTOS ENERGÍA ACTIVA Y POTENCIA CONTRATADA. .. 18

5 ENERGÍA FOTOVOLTAICA: RAZONES PARA SU USO ............................................................ 21

6 LA TECNOLOGÍA FOTOVOLTAICA EN ESPAÑA ...................................................................... 25

7 DISEÑO DE LA INSTALACIÓN FOTOVOLTAICA ...................................................................... 30

7.1 PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO ..................................................................................................... 30

7.2 DEFINICIONES .......................................................................................................................... 31

7.3 CÁLCULO DE LA RADIACIÓN GLOBAL DE LA ZONA SELECCIONADA................................................................. 33

7.4 SELECCIÓN DEL MÓDULO O PANEL FOTOVOLTAICO ................................................................................ 35

7.5 CÁLCULO DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA PRODUCIDA PARA AUTOCONSUMO ......................................................... 40

8 SIMULACIONES.......................................................................................................................... 43

8.1 SIMULACIÓN DE UN SUMINISTRO CON UN CONSUMO ANUAL DEL ORDEN DE 5 GWH .......................................... 44

8.2 SIMULACIÓN DE UN SUMINISTRO CON UN CONSUMO ANUAL DEL ORDEN DE 10 GWH ........................................ 49

8.3 SIMULACIÓN DE UN SUMINISTRO CON UN CONSUMO ANUAL DEL ORDEN DE 20 GWH ..................... 54 9 EVALUACIÓN ECONÓMICA DE LA INVERSIÓN ....................................................................... 59


10 CONCLUSIONES ........................................................................................................................ 62

11 BIBLIOGRAFÍA ........................................................................................................................... 64

12 ANEXOS TÉCNICOS................................................................................................................... 66

12.1 ANEXO I: MÓDULOS O PANELES FOTOVOLTAICOS ANALIZADOS .................................................. 66

12.2 ANEXO II: CAJA STRING BOX ...................................................................................................... 87

12.3 ANEXO III: PLIEGO DE CONDICIONES ............................................................................................. 89

12.4 ANEXO IV: ESTUDIO DE SEGURIDAD Y SALUD ................................................................................ 145

13 ANEXO LEGISLATIVO .............................................................................................................. 203

13.1 LEY 82/1980, DE 30 DE DICIEMBRE, SOBRE CONSERVACIÓN DE ENERGÍA ................................................ 203

13.2 LEY 40/1994, DE 30 DE DICIEMBRE ........................................................................................... 208

13.3 REAL DECRETO 2366/1994, DE 9 DE DICIEMBRE ........................................................................... 210

13.4 LEY 54/1997, DE 27 DE NOVIEMBRE, DEL SECTOR ELÉCTRICO ............................................................. 211

13.5 REAL DECRETO 2818/1998, DE 23 DICIEMBRE ............................................................................. 215

13.6 REAL DECRETO 1663/2000, DE 29 DE SEPTIEMBRE ........................................................................ 218

13.7 REAL DECRETO 841/2002, DE 2 DE AGOSTO ................................................................................ 219

13.8 REAL DECRETO 1432/2002, DE 27 DE DICIEMBRE .......................................................................... 220

13.9 REAL DECRETO 436/2004, DE 12 DE MARZO ............................................................................... 221

13.10 REAL DECRETO 314/2006, DE 17 DE MARZO, CÓDIGO TÉCNICO DE LA EDIFICACIÓN .................................. 227

13.11 REAL DECRETO-LEY 7/2006, DE 23 DE JUNIO ............................................................................... 228

13.12 REAL DECRETO 661/2007, DE 26 DE MAYO ................................................................................. 229

13.13 REAL DECRETO 1578/2008, DE 26 DE SEPTIEMBRE ........................................................................ 231

13.14 REAL DECRETO 1565/2010, DE 19 DE NOVIEMBRE ........................................................................ 234

13.15 REAL DECRETO-LEY 14/2010, DE 23 DE DICIEMBRE ........................................................................ 235

13.16 REAL DECRETO 1699/2011, DE 18 DE NOVIEMBRE ........................................................................ 238

13.17 REAL DECRETO-LEY 1/2012, DE 27 DE ENERO ............................................................................... 239


1 INTRODUCCIÓN

La generación o producción de energía solar fotovoltaica en España es un sector que ha ido creciendo y

auto - inventándose cada cierto tiempo, los cambios legislativos no adaptados a los avances tecnológicos

han provocado una series burbujas en esta industria, la cual milagrosamente sigue sobreviviendo.

La industria ha evolucionado desde una casi inexistente producción a una superproducción, para caer en

una muy escaso desarrollo vinculada con las pre - asignaciones, hasta reducirse al límite cuando se

eliminaron dichas pre –asignaciones.

En la situación actual marcada por el contexto general de una profunda crisis económica española, junto

con el llamado déficit tarifario, se vislumbra un camino muy difícil para el sector con unos márgenes muy

ajustados y con altos riesgos por los cambios legislativos, no obstante una salida puede para la industria

podría ser por el autoconsumo de energía, viable gracias a las fortísimas reducciones de precios de las

materias primas de este sector, en especial del precio Wp del módulo fotovoltaico.

Dado el actual contexto, el estudio trata de evaluar la viabilidad económica de los proyectos solares

fotovoltaicos en autoconsumo, sin verter energía a la red, opción que esta pendiente de ser regulada por

las autoridades competentes.


2 OBJETO

El objeto del proyecto fin de master es evaluar la viabilidad económica de los proyectos de generación

energía eléctrica para autoconsumo con placas solares fotovoltaicas como nicho de un mercado aún sin

desarrollar. El autoconsumo eléctrico es la producción de energía eléctrica, la cual solo la consumirá se

el usuario o empresa que genera dicha producción, reduciendo su consumo eléctrico contratado con la

compañía comercializadora eléctrica, destacando los siguientes puntos a evaluar:

Situación y evolución legislativa del sector.

Los avances tecnológicos.

Los precios de mercado.

Contratos y tarifas eléctricas.

Clientes potenciales.

Segmentos del mercado.

El desarrollo temporal de las modificaciones regulatorias facilita entender el entorno cambiante y la

obligación de adaptabilidad de este sector.

Los continuos avances tecnológicos posibilitan un aumento continuo de la producción de energía,

reduciendo el espacio y los costes.

Los precios de mercado, en especial de las distintas placas fotovoltaicas y sus rendimientos, posibilitan la

evaluación de las inversiones a realizar comparándola con las futuras producción de energía.

Contratos y tarifas eléctricas, la relevancia de estos conceptos es solo exclusivo para los autoconsumos,

se debe realizar un balance directo entre el coste por la generación de energía eléctrica y el ahorro por

no consumir dicha energía.


3 EVOLUCIÓN LEGISLATIVA DEL SECTOR ELÉCTRICO FOTOVOLTAICO

A continuación se detallan los puntos más relevantes de la legislación fotovoltaica y en el apartado 13.

ANEXO LEGISLATIVO, de especifica la legislación relacionada con la fotovoltaica desde 1980 :

3.1 Ley 54/1997, de 27 de noviembre, del Sector Eléctrico

Es la ley vigente del sector eléctrico, desde su publicación se han redactado abundante legislación

modificando o derogando algunos de sus artículos y disposiciones siendo imposible su evaluación sin

una actualización ensamblada de la ley. Define el régimen especial, con potencia menor e igual 50 MW,

se completará su retribución con la percepción de una prima económica.

3.2 Real Decreto 661/2007, de 26 de mayo

Es un real decreto que relanza a las renovables, y el vigente actualmente aunque muy modificado de

como fue en su origen, entre lo más importante de dicho real decreto se tendría:

- Exigir centros de control a las potencias superiores a 10 M

- Formula un completo sistema de retribución para las instalaciones de régimen especial, de

primas y tarifas reguladas, a 25 años y después.

Grupo Subgrupo Potencia Plazo Tarifa

regulada c€/kWh

Prima de referencia

c€/kWh

Límite Superior c€/kWh

Límite Inferior c€/kWh

b.1 b.1.1

P ≤100 kW primeros 25 años 44,0381

a partir de entonces 35,2305

100 kW<P≤10 MW primeros 25 años 41,7500


10<P≤50 MW primeros 25 años 22,9764



3.3 Real Decreto 1578/2008, de 26 de septiembre

Este real decreto reduce los precios de las tarifas reguladas para las instalaciones fotovoltaicas,

introduce un registro de pre asignaciones, unos cupos por potencia de la instalación, esta modificación

legal generó un parón muy fuerte para sector:

1. Los valores de la tarifa regulada correspondientes a las instalaciones del subgrupo b.1.1 del

artículo 2 del Real Decreto 661/2007, de 25 de mayo, que sean inscritas en el registro de pre-

asignación asociadas a la primera convocatoria serán los siguientes:

Tipología Tarifa regulada (c€/kWh)

Tipo I Subtipo I.1 34,00

Subtipo I.2 32,00

Tipo II 32,00

3.4 Real Decreto 1565/2010, de 19 de noviembre

Este real decreto aplica directamente unos coeficientes de reducción a los precios de las tarifas

reguladas para las instalaciones fotovoltaicas independientemente de los cupos anuales, a continuación

se detalla algunos de los artículos más relevantes:

Instalaciones de tipo I.1: 0,95.

Instalaciones de tipo I.2: 0,75

Instalaciones de tipo II: 0,55.


3.5 Real Decreto-ley 14/2010, de 23 de diciembre

En el Real Decreto-ley 14/2010, de 23 de diciembre, por el que se establecen medidas urgentes para la

corrección del déficit tarifario del sector eléctrico, se limitan las horas equivalentes de funcionamiento

de las instalaciones fotovoltaicas anuales, según la tipología de la instalación (fija, con seguimiento de 1

eje o de 2 ejes) :

Tecnología Horas equivalentes de referencia/año

Instalación fija 1.250

Instalación con seguimiento a 1 eje 1.644

Instalación con seguimiento a 2 ejes 1.707

3.6 Real Decreto 1699/2011, de 18 de noviembre

Real Decreto 1699/2011, de 18 de noviembre, por el que se regula la conexión a red de instalaciones de

producción de energía eléctrica de pequeña potencia.

Este Real decreto, simplifica los requisitos a las de pequeña potencia si exista ya un suministro, suprime

la autorización administrativa a las de potencia nominal no superior a 100 kW y anuncia la futura

regulación del autoconsumo, pero a finales de noviembre del 2012 aún no se ha producido, quizás por

las presiones del oligopolio eléctrico. Reduce las cantidades de los avales requeridos para la

preasignación.


3.7 Real Decreto-ley 1/2012, de 27 de enero

Real Decreto-ley 1/2012, de 27 de enero, por el que se procede a la suspensión de los procedimientos de

preasignación de retribución y a la supresión de los incentivos económicos para nuevas instalaciones

de producción de energía eléctrica a partir de cogeneración, fuentes de energía renovables y residuos.

3.8 Real Decreto-ley 1/2012, de 27 de enero

Real Decreto-ley 1/2012, de 27 de enero, por el que se procede a la suspensión de los procedimientos de

preasignación de retribución y a la supresión de los incentivos económicos para nuevas instalaciones

de producción de energía eléctrica a partir de cogeneración, fuentes de energía renovables y residuos.


4 SISTEMA TARIFARIO ELÉCTRICO ESPAÑOL

Dada la evolución legislativa, y en especial la aplicación del Real Decreto Ley 1/2012, el cual suprime

todas las bonificaciones hasta “la solución del principal problema que amenaza la sostenibilidad

económica del sistema eléctrico: El déficit tarifario del sistema eléctrico.” el sector fotovoltaico tiene que

buscar nuevos nichos de mercado a los que incorporarse y adaptarse para poder sobrevivir, el

autoconsumo instantáneo puede ser una opción a evaluar seriamente.

Para realizar el estudio de viabilidad de una instalación fotovoltaica para un suministro eléctrico activo

con consumos y potencias superiores a las de la posible nueva instalación fotovoltaica, se debe calcular

el ahorro por:

Reducción del consumo eléctrico de energía activa del suministro, esta reducción de consumo es

debida a la producción de energía fotovoltaica que es consumida de forma instantánea por el

suministro.

Con la reducción de demanda energía, se produce una reducción de la potencia instantánea,

que puede llevar a reducir la potencia óptima contratada por el suministro activo.

Para el cálculo del ahorro se debe identificar:

Las características de las distintas tarifas eléctricas legales que hay en sistema eléctrico español,

dicha identificación.

La facturación de los conceptos energía y potencia, los cuales se desean reducir con la

instalación de la planta fotovoltaica para autoconsumo.


4.1 Agentes del Mercado Liberalizado

Para una mejor compresión a continuación se detallan brevemente los actores del mercado liberalizado.

Productor: Realiza su actividad liberalizada en régimen de competencia, contando con dos posibilidades

para vender su producción eléctrica: el mercado mayorista organizado (pool) y los contratos bilaterales

con agentes compradores de electricidad.

Transportista: Al igual que en el mercado a tarifa, desarrolla una actividad regulada y sus ingresos son

fijados por el gobierno, encargándose de transportar electricidad a través de redes de larga distancia.

Distribuidor: Realizan una actividad regulada, basada en el transporte regional de electricidad desde las

redes de transporte a los consumidores. Tras la desaparición de mercado regulado no realizan ninguna

labor de comercialización de energía.

Comercializador: Adquieren energía eléctrica de los productores, a través del mercado mayorista (Pool)

o bien directamente de generadores mediante contratos bilaterales físicos.

Venden la energía adquirida a los consumidores a un precio libremente pactado.

Ejercen su actividad en libre competencia

Pueden ofrecer otros bienes y servicios.

Cliente: En un mercado liberalizado contrata con un comercializador a un precio libremente pactado,

acuden al mercado mayorista organizado o contactan directamente con los productores

En los siguientes gráficos se observa las relaciones entre los distintos agentes del sistema y las zonas

geográficas de los grandes distribuidores de energía:


Distribuidoras en España

Fuente propia


Comercializadoras de último Recurso en España, son las únicas con competencia para dar suministro a

los clientes con las tarifas de último recurso o con bono social, evaluar este tipo de tarifas quedan fuera

del alcance del presente proyecto, actualmente solo existen 5 CUR:

Endesa Energía XXI, S.L.

Iberdrola Comercialización de Último Recurso, S.A.U.

Unión Fenosa Metra, S.L.

Hidrocantábrico Energía Último Recurso, S.A.U.

E.ON Comercializadora de Último Recurso, S.L

Comercializadoras en el mercado libre hay un volumen mayor que de último Recurso, y ofertan al cliente

las tarifas de acceso.


4.2 Periodos de facturación de las Tarifas de acceso eléctricas

A continuación se detallan las vigentes tarifas de acceso, de baja tensión (BT) con 1 periodo

(2X.A), con 2 periodos (2X.DHA) o 3 periodos (2X.DSH y 3.0A), y las de alta tensión (AT) de 3

periodos (3.1A) o de 6 periodos (6.X), las tarifas se clasifican por la tensión del suministro y por

las potencias máximas contratadas.

1 Periodos 2 Periodos 3 Periodos

Tarifa 2.0.A ≤ 10 k W Tarifa 2.0.DHA ≤ 10 k W Tarifa 2.0DSH ≤ 10 k W

Tarifa 2.1.A ≤ 15 k W Tarifa 2.1.DHA ≤ 15 k W Tarifa 2.1DSH ≤ 15 k W

Tarifa 3.0.A> 15 k W.

TARIFAS DE ACCESO

AT

Tarifa 3.1.A ≤ 450 k W1 kV <=> 36 kV

Tarifa 6.1. >450 kW < 36 kvV

Tarifa 6.2. <72,5 kV

Tarifa 6.3. <145 kV

BT

Tarifa 6.4. ≥145 kV

Tarifa 6.5. Conex. Internacio. Fuente propia


Horarios de las tarifas de acceso:

Para dos periodos de BT tenemos la siguiente distribución según sea verano o invierno:

Para tres periodos de BT tenemos la siguiente distribución horaria por periodos:

Invierno Verano Invierno Verano Invierno Verano Invierno Verano0-1 0-11-2 1-22-3 2-33-4 3-44-5 4-55-6 5-66-7 6-77-8 7-88-9 8-9

9-10 9-1010-11 10-1111-12 11-1212-13 12-1313-14 13-1414-15 14-1515-16 15-1616-17 16-1717-18 17-1818-19 18-1919-20 19-2020-21 20-2121-22 21-2222-23 22-2323-24 23-24

Modalidas 3 Periodos : Tarifa de Acceso 3.0A (BT y Potencia > 15 kW)

Peninsula Baleares Canarias Ceuta y Melilla

Peninsula Baleares Canarias Ceuta y Melilla

Zona 1 Zona 2 Zona 3 Zona 4

2

21 1 12

3

1 1 1

Zona 1 Zona 2 Zona 3 Zona 4


Para tres periodos de AT tenemos la siguiente distribución horaria por periodos:

Invierno Verano Invierno Verano Invierno Verano Invierno Verano0-1 0-11-2 1-22-3 2-33-4 3-44-5 4-55-6 5-66-7 6-77-8 7-88-9 8-9

9-10 9-1010-11 10-1111-12 11-1212-13 12-1313-14 13-1414-15 14-1515-16 15-1616-17 16-1717-18 17-1818-19 18-1919-20 19-2020-21 20-2121-22 21-2222-23 22-2323-24 23-24

* Tarifa de Acceso 3.1A Sabados, Domingos y Festivos, solo Llano (2) y Valle (3)

18-24

0-18 2Invierno y Verano

3

Modalidas 3 Periodos : Tarifa de Acceso 3.1A (AT y Potencia ≤ 450 kW) *Zona 3 Zona 4

Peninsula Baleares Canarias Ceuta y MelillaZona 4

2

Zona 1 Zona 2 Zona 3

2

1 1 12

111

Canarias Ceuta y Melilla

3

Peninsula BalearesZona 1 Zona 2

Fuente Propia


Para seis periodos de AT tenemos la siguiente distribución horaria por periodos:

0-1 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7 7-8 8-9 9-10 10-11 11-12 12-13 13-14 14-15 15-16 16-17 17-18 18-19 19-20 20-21 21-22 22-23 23-24

ENERO

FEBRERO

MARZO

ABRIL

MAYO

1ª Q -JUNIO 42ª Q -JUNIO

JULIO

AGOSTO

SEPTIEMBRE 4OCTUBRE

NOVIEMBRE

DICIEMBRE

TODO EL AÑO

LABORABLES

FINES DE SEMANA Y FESTIVOS (24 horas al día todo el año)6

2 1 2 1 2

3 45

4 3 4

45

3 42 1 26

2 1

6

2 1 24 3

Fuente Propia


4.3 Facturación de las Tarifas de acceso eléctricas de los conceptos energía activa y potencia

contratada.

El término de facturación de energía activa será el sumatorio resultante de multiplicar la energía

consumida y medida por contador en cada período tarifario por el precio término de energía

correspondiente, de acuerdo con la fórmula siguiente:

Termino energía activa = ∑ Precio Energía) i X Consumo Energía activa)i

i es el periodo de tarifario

El responsable del suministro eléctrico habrá negociado con las diferentes comercializadoras eléctricas

los precios, firmándose un contrato de duración mínima anual, el precio del kWh (Término de Energía)

se compone de dos términos una parte fijada por el estado que son los peajes o ATR y una parte que

propone con distintos precios cada comercializadora.


El término de facturación de potencia contratada es la fijada como peajes o ATR, su cálculo lo detalla el

RD 1161/2001, en el artículo 9.1.2 b:

b. Determinación de la potencia a facturar en cada período tarifario (Pfi):

La determinación de la potencia a facturar en cada período tarifario (Pfi) para cada tarifa se

realizará de la forma siguiente:

1. Tarifa 2.0A: la potencia a facturar en cada período tarifario será la potencia

contratada, en el caso en el que el control de potencia se realice con un interruptor

de control de potencia, o según la fórmula que se establece en el punto 1.2.b.2 del

presente artículo, si dicho control de potencia se realiza por medio de maxímetro.

Para los suministros acogidos a esta tarifa que opten por la modalidad de tarifa de

acceso nocturna (2.0NA) la potencia a facturar será la correspondiente a las horas

diurnas.

2. Tarifas 3.0A y 3.1 A: la potencia a facturar a considerar en la fórmula establecida

para estas tarifas en el apartado 1.1 del presente artículo en cada período de

facturación y cada período tarifario se calculará de la forma que se establece a

continuación:

a. Si la potencia máxima demandada, registrada en el período de facturación,

estuviere dentro del 85 al 105 % respecto a la contratada, dicha potencia

registrada será la potencia a facturar (Pfi).

b. Si la potencia máxima demandada, registrada en el período de facturación,

fuere superior al 105 % de la potencia contratada, la potencia a facturar en

el período considerado (Pfi) será igual al valor registrado más el doble de la

diferencia entre el valor registrado y el valor correspondiente al 105 % de la

potencia contratada.

c. Si la potencia máxima demandada en el período a facturar fuere inferior al

85 % de la potencia contratada, la potencia a facturar (Pfi) será igual al 85 %

de la citada potencia contratada.

3. Tarifas 6: la potencia a facturar en cada período tarifario será la potencia

contratada.


En el caso de que la potencia demandada sobrepase en cualquier período horario la potencia

contratada en el mismo, se procederá, además, a la facturación de todos y cada uno de los

excesos registrados en cada período, de acuerdo con la siguiente fórmula:

Donde:

Ki = coeficiente que tomará los siguientes valores dependiendo del período tarifario i:

Período 1 2 3 4 5 6

Ki 1 0,5 0,37 0,37 0,37 0,17

Aei = se calculará de acuerdo con la siguiente fórmula:

Donde:

Pdj = potencia demandada en cada uno de los cuartos de hora del período i en

que se haya sobrepasado Pci.

Pci = potencia contratada en el período i en el período considerado.

Estas potencias se expresarán en kW.

Los excesos de potencia se facturarán mensualmente.


5 ENERGÍA FOTOVOLTAICA: RAZONES PARA SU USO

Hoy en día la creciente presión social y los diferentes estudios que alertan sobre las consecuencias del

que parece “cercano” cambio climático, fomentan un marco político e institucional cada vez más

concienciado en la utilización y fomento de energías renovables que propicien el denominado desarrollo

sostenible, definido jurídicamente en acuerdos de cumplimiento estatal como es el protocolo de Kioto

(al que España está adherida).

En un país como España, con gran número de centrales térmicas (que suponen una mayor índice de CO2

cedido al ambiente), y en donde existen reticencias al paso nuclear, el gobierno se ve obligado al

fomento de energías limpias.

El gobierno, a través de su Ministerio de Industria, se ha fijado como objetivo que en el 2020 un 20% de

la energía primaria que se consuma en España venga dado por fuentes renovables.

En la actualidad, la energía eólica le lleva cierta ventaja a la de origen solar, pero dadas las características

de nuestro país en dónde se reciben unos 1500kw.h/m2 año (cifra similar a muchas regiones de América

del Sur y Central), parece racional su aprovecho, mucho más si se tiene en cuenta que países como

Alemania nos superan ampliamente nuestra producción.

Las instalaciones de energía solar fotovoltaica, como es éste caso, son una solución interesante ya que

suponen importantes ventajas:

1. La ausencia de costes de combustible, con bajos costes de mantenimiento y escasos riesgos de

avería.

2. Los beneficios medioambientales inherentes a una fuente no contaminante e inagotable. Este

tipo de instalaciones evita la emisión de SO2, CO2, CO, Pb, etc.

3. El acceso a ayudas públicas en forma de créditos ventajosos y subvenciones a fondo perdido (en

ciertas comunidades autónomas)


4. La existencia de legislación específica para su desarrollo, que define los derechos de conexión y

venta a la red, estableciendo incentivos sin límite temporal, en forma de primas sobre energías

convencionales.

La legislación vigente, definen los parámetros técnicos y económicos que regulan las instalaciones

fotovoltaicas, en que se basa el diseño de la instalación objeto del presente documento. Dicho diseño

surge ante la necesidad de presentar un trabajo para su evaluación del Máster de Energía Térmica de las

ETSI de Sevilla.

A continuación se detallan las razones más destacables según la European Photovoltaic Industry

Association para uso de la energía fotovoltaica.

1. El sol es una energía gratuita. El sol es el único recurso que necesitan los paneles solares para

generar energía. Y el sol seguirá brillando hasta el final de los tiempos. Además, la mayor parte

de las células son de silicio, y el silicio es un elemento abundante (el segundo más abundante del

planeta Tierra) e inocuo.

2. No produce ruido, ni emisiones dañinas o gases contaminantes. La combustión de recursos

naturales para obtener energía, genera humos, lluvia ácida, contamina el aire y el agua; también

produce Dióxido de Carbono (CO2, principal causante del efecto invernadero. La energía

fotovoltaica, en cambio, utiliza únicamente la luz solar como recurso energético; su aplicación

no causa efectos dañinos y contribuye a reducir el calentamiento global.


3. Los sistemas fotovoltaicos son muy seguros y fiables. La estimación de vida de un módulo

fotovoltaico es de 30 años. Además, el rendimiento es muy alto; después de 25 años de

funcionamiento se mantiene por encima del 80%, lo que convierte a la energía fotovoltaica en

una tecnología muy fiable a largo plazo. Adicionalmente, los estándares de calidad establecidos

por los niveles de consumo europeos aseguran la validez de las garantías.

4. Los módulos fotovoltaicos pueden reciclarse y los materiales utilizados en la producción

(silicio, cristal, aluminio, etc.) pueden ser reutilizados. Reciclar no es sólo beneficioso para el

medio ambiente, ya que también contribuye a la reducción de la energía necesaria para producir

los materiales básicos y por lo tanto, en el coste de fabricación.

5. Requiere poco mantenimiento. Los módulos fotovoltaicos prácticamente no necesitan

mantenimiento y su instalación es muy sencilla.

6. Suministra electricidad en áreas rurales remontas. Los sistemas solares aportan valor añadido a

las zonas rurales (especialmente en países en desarrollo donde la electricidad no es accesible).

Alumbrado de casas, sistemas de refrigeración hospitalarios y bombeo de agua son algunas de

las muchas aplicaciones de los sistemas aislados de la red eléctrica; también son bien conocidos

los sistemas de telecomunicaciones en áreas remotas.

7. Pueden incorporarse estéticamente en la edificación. Los sistemas fotovoltaicos pueden cubrir

techos y fachadas y contribuir a la autonomía energética de los edificios. Es fácil hacerlo de un

modo muy bello y no producen ningún ruido. Los legisladores europeos están trabajando para

exigir este tipo de aplicaciones en los edificios públicos y residenciales, lo que contribuirá al

desarrollo de los edificios sostenibles y ecológicos, así como a la propia integración de la

fotovoltaica en los entornos urbanos.

8. El período de amortización energética de los módulos decrece constantemente. Esto significa

que el tiempo requerido para que un módulo fotovoltaico produzca tanta energía como fue


necesaria para fabricarlo es muy corto: varía entre 1,5 y 3 años. Un módulo produce de 6 a 18

veces más energía de la que necesitó en su fabricación.

9. Crea miles de empleos. El sector fotovoltaico, con un crecimiento anual del 40% durante los

últimos años, está creando miles de empleos en España, Europa y el resto del mundo.

10. Contribuye a incrementar la seguridad de suministro. Para cubrir el 100% de la demanda

eléctrica en Europa sólo se necesita utilizar el 2% de su territorio, por lo tanto, la fotovoltaica

puede desempeñar un papel importante para mejorar la seguridad de abastecimiento

energético del continente


6 LA TECNOLOGÍA FOTOVOLTAICA EN ESPAÑA

En este apartado se van describir las últimas cifras de fotovoltaica en España según el Instituto para la

Diversificación y Ahorro de la Energía (IDEA).


7 DISEÑO DE LA INSTALACIÓN FOTOVOLTAICA

7.1 Principio de funcionamiento

El sistema se basa en la transformación de la corriente continua generada por los paneles solares, en

corriente alterna de la misma calidad (tensión y frecuencia,…) que la red eléctrica comercial, esta

transformación se realiza a través del inversor, elemento que además tiene otras funciones:

1. Realizar el acople automático con la red electica comercial, en este proyecto en la red interna

del suministro.

2. Incorporar parte de las protecciones requeridas por la legislación vigente.

En el punto de conexión a la red eléctrica se instalará un equipo de medida para el control y análisis.

Los inversores tienen un mejor rendimiento cuando la potencia de entrada está cerca de la potencia

nominal por que interesa que esta potencia nominal del inversor sea durante el máximo tiempo posible

cercana a la potencia nominal del inversor. De este modo, se puede sobredimensionar la potencia pico

instalada de los paneles solares aproximadamente entre un 10 y 15 % sobre la potencia nominal del

inversor.

Proteccionesen C.C.

Proteccionesen A.C.

Generadorfotovoltaico

Inversor Transformadorde aislamineto

400V/400V


7.2 Definiciones

1. Una instalación solar fotovoltaica está constituida por un conjunto de componentes (básicamente

módulos fotovoltaicos e inversores) encargados de realizar las funciones de captar la radiación solar,

generando energía eléctrica en forma de corriente continua y adaptarla a las características que la

hagan utilizable por los consumidores conectados a la red de distribución de corriente alterna. Este

tipo de instalaciones fotovoltaicas trabajan en paralelo con el resto de los sistemas de generación

que suministran a la red de distribución.

2. Los principales sistemas que conforman la instalación solar fotovoltaica son los siguientes:

a. Módulo o panel fotovoltaico: Conjunto de células solares directamente interconectadas y

encapsuladas como único bloque, entre materiales que las protegen de los efectos de la

intemperie. Cada célula solar o fotovoltaica es el dispositivo que transforma la radiación

solar en energía eléctrica.

b. Inversor: Dispositivo electrónico que transforma la corriente continua producida por los

módulos en corriente alterna de las mismas características que la de la red eléctrica.

c. Conjunto de protecciones, elementos de seguridad, de maniobra, de medida y auxiliares.

3. Se entiende por potencia pico o potencia máxima del generador aquella que puede entregar el

módulo en las condiciones estándares de medida. Estas condiciones se definen del modo siguiente:

a. Irradiancia 1000 W/m2;

b. Distribución espectral AM 1,5 G;

c. Incidencia normal;

d. Temperatura de la célula 25 ºC.


4. Sistema generador fotovoltaico: Es la asociación en serie de varios de módulos fotovoltaicos y que

se conectan entre sí a un inversor.

5. Parque / Campo solar: Conjunto de módulos fotovoltaicos agrupados en generadores fotovoltaicos

para la conversión directa de radiación solar en energía eléctrica utilizando un mismo punto de

evacuación de dicha energía a la red eléctrica.


7.3 Cálculo de la Radiación Global de la zona seleccionada

Para su cálculo se va a utilizar el Programa de Cálculos de Años Meteorológicos Tipo de Andalucía, que

usa los datos meteorológicos de Meteonorm:

Es un programa muy intuitivo, por lo que su manejo no es complejo, a continuación se introducen los

datos de la instalación necesarios para obtener la radiación global y la temperatura seca, los cuales son

necesarios para calcular la producción estimada de energía eléctrica para el autoconsumo de la

instalación.

Se selecciona:

Sevilla

Desde la hora 1 del 1 enero a la hora 24 del 31 diciembre, un año completo.

En la superficie inclinada

Orientación: 0,00 ⁰

Inclinación: βopt: ángulo de inclinación óptima (grados) = βopt = 3,7 + 0,69 · |φ|

(Dónde |φ|: latitud del lugar, sin signo (grados))


Βopt = 3,7⁰ + 0,69 * 37,37⁰= 29,49⁰

Albedo del terreno = 0,20

Temperatura seca y la radiación global como datos para exportar.

A continuación se da un detalle de la exportación del programa con los parámetros introducidos

antes:


7.4 Selección del Módulo o panel fotovoltaico

Para la selección se han evaluado en especial:

Los rendimientos de la placa a distintos niveles de radiación [W/m2]: 1.000, 8000, 600, 400, 200

y 100.

Precio por Wp.

La fiabilidad de fabricante y de su proveedor.

Una empresa nos ha facilitado los precios de los siguientes fabricantes, los precios han bajado

considerablemente desde julio del 2012:

> 1 MW < 1 MW < 500 kW < 150 kWRENESOLA -JC250S-24/Bb 0,46 0,47 0,48 0,53EGING SOLAR - EG-(series)P60-C- 250 kW 0,46 0,48 0,49 0,49YINGLI -YL 250 C -30b 0,52 0,52 0,53 0,54QIXIN -SL250-TU-30MD 0,42 0,45 0,46 0,50PLGT - Sin datos 0,41 0,42 0,43 0,44QJ SOLAR -QJM 250 0,42 0,44 0,45 0,50ETSOLAR -ET-M660250WW 0,45 0,46 0,47 0,52SUNOWE-Module SF156×156-60-M 0,43 0,46 0,47 0,54

Precios Euros por Wp (€ / Wp) por fabricante y según el volumen del pedido

FABRICANTEVolumen del pedido

Después de esta evaluación se ha decidido seleccionar ET-M660-250WW, 250 W, de ET SOLAR, el

módulo tiene las siguientes características:


7.5 Cálculo de la energía eléctrica producida para autoconsumo

Con la extracción de los valores del programa anterior, se obtiene los valores de RG (radiación global)

para cada hora, necesarios para calcular la energía eléctrica horaria producida con el módulo

seleccionado.

Para dicho calculo se multiplican los valores de la RG por el rendimiento de la placa en esa hora, es decir,

RG) hora i * η ( RG) hora i , el rendimiento horario dependerá de los valores de la radiación global, dado que

el fabricante solo proporciona los valores a 1.000 W/m2 , 800 W/m2, 600 W/m2, 400 W/m2, 200 W/m2 y

100 W/m2 de los Wp, para el resto de valores de las radiaciones globales, habrá que calcular por

regresión lineal del resto de los valores de rendimiento, partiendo de las siguientes tablas calculadas,

para el módulo seleccionado ET-M660-250WW, 250 W, de ET SOLAR:

W/m2 Vmpp Impp Wp Sup. Placa Rendimiento1000 30,43 8,22 250,1346 1,46 17,13%800 197,50 1,46 16,91%600 145,20 1,46 16,58%400 93,60 1,46 16,03%200 43,30 1,46 14,83%100 21,65 1,46 14,83%

0 0,00 1,46 0,00%

Después del producto RG * η(RG) se tiene los [W/m2] con el modelo seleccionada de panel, para

obtener el Watios producidos, hay que multiplicar por el valor de total de superficie de todas los

módulos de la instalación de la instalación fotovoltaica.

Dado que también se tienen los datos de temperatura con la aplicación, se puede realizar una corrección

de dicha producción por temperatura, y con los datos de Coeficiente de Rendimiento por Tª = 0,0047 y

con Coeficiente k = 0,4, del módulo.

Después de aplicar corrección por temperatura, falta por añadir la perdidas producidas en el inversor, el

cual después de una evaluación del mercado y teniendo en cuenta que el los proyectos analizados van a


ser para grandes consumidores, se selecciona una Estación Central Sirio SCS con inversores Centralizados

HV-MT conectados a un transformador común de media tensión, es un sistema integral para grandes

Plantas La estación central Sirio SCS está disponible en las versiones de 200kW hasta 1MW, es una

solución integral, segura, una solución para “Conectar y Utilizar” de elevadas prestaciones, en el capitulo

12 Anexos, apartado 12.2 Anexo II: Inversor, se detalla en profundidad las características técnicas del

inversor en su estuación central.

Estación Central Sirio SCS de 500 kW tiene un Rendimiento máximo 97,3% (los datos incluyen los

inversores auxiliares) y un Rendimiento europeo 96,7% (los datos incluyen los inversores auxiliares), a

continuación se detalla el que es rendimiento europeo:

Rendimiento europeo:

El rendimiento europeo η EU se calcula con la siguiente fórmula (valor de índice = porcentaje de la

potencia nominal de salida): ηEU= 0,03 η5 % +0,06 η10 % +0,13 η20 % +0,1 η30 % +0,48 η50 % +0,2

η100 %. El rendimiento europeo, al incluir variables como el cambio de irradiación solar, las limitaciones

de diseño y otras condiciones ambientales, puede considerarse un indicador fiable del rendimiento real

del inversor en condiciones de funcionamiento reales. A diferencia de otros métodos, no asume

condiciones fijas de funcionamiento en cualquier situación. Por ello, puede ser el mejor método para

valorar el rendimiento del inversor.


Por lo tanto aplicaremos Rendimiento europeo 96,7% a los consumos, dado que aún no es viable el

balance neto, si el consumo eléctrico es menor que la producción, esa parte se perderá y no podrá ser

aprovechada.


8 SIMULACIONES

Para realizar estas simulaciones, se parte del supuesto de que el cliente no debe tener problemas de

espacio ni presupuestario para cometer la gestión de la instalación.

Los suministros a evaluar son tres, que tienen un consumo eléctrico anual del orden de 5 GWh, 10 GWh

y 20 GWh, las simulaciones se realizarán con instalaciones de fotovoltaicas de 500 MW, 1.000 MW,

1.500 MW y 2.000 MW.


8.1 Simulación de un suministro con un consumo anual del orden de 5 GWh

0 €

2.000 €

4.000 €

6.000 €

8.000 €

10.000 €

12.000 €

14.000 €

16.000 €

18.000 €

20.000 €

0

100.000

200.000

300.000

400.000

500.000

600.000

ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC

CONSUMOS kWH Consumos

Electricos (kWh)Consumos Electricocon FV (kWh)

Autoconsumo Máximo (kWh)

Ahorro (€)

2.040

2.978

510

Meses Consumos

Electricos (kWh)Autoconsumo Máximo (kWh)

Consumos Electrico con FV (kWh)

Producción FV no usada (kWh)

Ahorro (€)

ENE 383.045 49.600 333.445 2.516 5.631

FEB 380.313 53.150 327.163 1.574 6.161MAR 428.811 69.004 359.807 368 5.357

ABR 375.111 69.305 305.806 4.407 5.059MAY 433.386 80.498 352.888 3.040 5.851

JUN 455.074 81.278 373.796 0 8.420

JUL 520.568 88.561 432.007 0 10.331AGO 405.891 87.126 318.765 0 5.907

SEP 502.946 73.667 429.279 0 6.317OCT 450.700 65.905 384.795 0 4.760

NOV 407.631 53.830 353.801 0 4.156DIC 378.321 46.847 331.474 942 5.396

Total 5.121.797 818.771 4.303.026 12.847 73.346

Superficie Placas (m2)

Potencia Fotovoltaica (MW)

Nª Placas


0 €

5.000 €

10.000 €

15.000 €

20.000 €

25.000 €

30.000 €

35.000 €

40.000 €

0

100.000

200.000

300.000

400.000

500.000

600.000





Ahorro (€)

4.0805.9571.020

Meses Consumos




Ahorro (€)

ENE 381.994 91.028 290.966 13.206 10.537

FEB 380.864 97.796 283.068 11.653 11.522

MAR 427.636 128.928 298.708 9.816 10.027

ABR 375.490 120.879 254.611 26.544 8.841

MAY 433.059 147.284 285.775 19.791 10.709

JUN 455.230 153.887 301.343 8.669 16.125

JUL 520.455 167.509 352.946 9.614 19.766

AGO 405.269 156.221 249.048 18.032 10.591

SEP 502.653 141.080 361.573 6.254 12.149

OCT 452.465 124.117 328.348 7.693 8.976

NOV 406.127 100.579 305.548 7.081 7.760

DIC 380.099 86.891 293.208 8.687 10.073

Total 5.121.341 1.516.199 3.605.142 147.038 137.075

Nª PlacasSuperficie Placas (m2)Potencia Fotovoltaica (MW)


0 €

5.000 €

10.000 €

15.000 €

20.000 €

25.000 €

30.000 €

35.000 €

40.000 €

0

100.000

200.000

300.000

400.000

500.000

600.000





Ahorro (€)

6.1208.9351.530

Meses Consumos




Ahorro (€)

ENE 381.994 116.199 265.795 40.151 13.502

FEB 380.864 124.648 256.216 39.526 14.827

MAR 427.636 158.857 268.779 49.258 12.380

ABR 375.490 147.397 228.093 73.738 10.789

MAY 433.059 179.162 253.897 71.451 13.032

JUN 455.230 191.306 263.924 52.528 20.200

JUL 520.455 209.737 310.718 55.947 24.921

AGO 405.269 185.369 219.900 76.010 12.567

SEP 502.653 179.829 322.824 41.171 15.442

OCT 452.465 155.827 296.638 41.889 11.274

NOV 406.127 126.687 279.440 34.802 9.775

DIC 380.099 110.686 269.413 32.681 12.849

Total 5.121.341 1.885.704 3.235.637 609.152 171.556


Nª PlacasSuperficie Placas (m2)


0 €

5.000 €

10.000 €

15.000 €

20.000 €

25.000 €

30.000 €

35.000 €

40.000 €

0

100.000

200.000

300.000

400.000

500.000

600.000





Ahorro (€)

8.16011.9142.040

Meses Consumos




Ahorro (€)

ENE 381.994 128.156 253.838 80.311 14.898

FEB 380.864 138.484 242.380 80.414 16.417

MAR 427.636 173.180 254.456 104.308 13.513

ABR 375.490 161.070 214.420 133.776 11.790

MAY 433.059 195.209 237.850 138.942 14.198

JUN 455.230 208.047 247.183 117.064 21.912

JUL 520.455 229.221 291.234 125.024 27.177

AGO 405.269 199.162 206.107 149.343 13.502

SEP 502.653 198.724 303.929 95.944 16.961

OCT 452.465 169.756 282.709 93.864 12.285

NOV 406.127 139.018 267.109 76.301 10.729

DIC 380.099 121.816 258.283 69.339 14.090

Total 5.121.341 2.061.844 3.059.497 1.264.631 187.472

Superficie Placas (m2)Potencia Fotovoltaica (MW)

Nª Placas


Resumen de las simulaciones un suministro con un consumo anual del orden de 5 GWh:


Consumos Electricos (kWh)


Consumos Electrico

con FV (kWh)


Ahorro (€)

510 5.121.341 819.700 4.301.641 11.918 73.4031.020 5.121.341 1.516.199 3.605.142 147.038 137.0751.530 5.121.341 1.885.704 3.235.637 609.152 171.5562.040 5.121.341 2.061.844 3.059.497 1.264.631 187.472

0 €

20.000 €

40.000 €

60.000 €

80.000 €

100.000 €

120.000 €

140.000 €

160.000 €

180.000 €

200.000 €

0

1.000.000

2.000.000

3.000.000

4.000.000

5.000.000

6.000.000

510 1.020 1.530 2.040

Consumo KWh

Potencia de la Instalación Fotovoltaica (MWh)



Consumos Electricocon FV (kWh)

Ahorro (€)



0 €

2.000 €

4.000 €

6.000 €

8.000 €

10.000 €

12.000 €

14.000 €

16.000 €

18.000 €

20.000 €

0

200.000

400.000

600.000

800.000

1.000.000

1.200.000

1.400.000





Ahorro (€)

2.040

2.978

510

Meses Consumos




Ahorro (€)

ENE 684.242 51.879 632.363 238 5.786

FEB 723.426 54.724 668.702 0 6.306

MAR 799.755 69.372 730.383 0 5.382

ABR 706.648 73.175 633.473 536 5.321

MAY 857.503 83.133 774.370 405 6.040

JUN 961.884 80.990 880.894 288 8.400

JUL 1.148.199 88.561 1.059.638 0 10.331

AGO 798.043 86.916 711.127 210 5.892

SEP 1.118.675 73.667 1.045.008 0 6.317

OCT 904.879 65.905 838.974 0 4.760

NOV 744.452 53.830 690.622 0 4.156

DIC 672.983 47.789 625.194 0 5.460

Total 10.120.689 829.941 9.290.748 1.677 74.152



Nª Placas


0 €

5.000 €

10.000 €

15.000 €

20.000 €

25.000 €

30.000 €

35.000 €

40.000 €

0

200.000

400.000

600.000

800.000

1.000.000

1.200.000

1.400.000





Ahorro (€)

4.0805.9571.020

Meses Consumos




Ahorro (€)

ENE 684.242 99.204 585.038 5.030 11.263

FEB 723.426 107.777 615.649 1.672 12.468

MAR 799.755 137.883 661.872 861 10.705

ABR 706.648 138.365 568.283 9.058 10.096

MAY 857.503 158.218 699.285 8.858 11.522

JUN 961.884 155.385 806.499 7.171 16.353

JUL 1.148.199 172.172 976.027 4.950 20.327

AGO 798.043 167.580 630.463 6.673 11.361

SEP 1.118.675 144.362 974.313 2.972 12.433

OCT 904.879 127.938 776.941 3.873 9.257

NOV 744.452 107.181 637.271 479 8.280

DIC 672.983 93.221 579.762 2.357 10.760

Total 10.120.689 1.609.284 8.511.405 53.953 144.825



0 €

5.000 €

10.000 €

15.000 €

20.000 €

25.000 €

30.000 €

35.000 €

40.000 €

0

200.000

400.000

600.000

800.000

1.000.000

1.200.000

1.400.000





Ahorro (€)

6.1208.9351.530

Meses Consumos




Ahorro (€)

ENE 684.242 141.991 542.251 14.359 16.382

FEB 723.426 155.309 568.117 8.864 18.191

MAR 799.755 202.397 597.358 5.719 15.744

ABR 706.648 193.360 513.288 27.775 14.148

MAY 857.503 224.284 633.219 26.330 16.371

JUN 961.884 227.033 734.851 16.801 24.097

JUL 1.148.199 248.435 899.764 17.249 29.824

AGO 798.043 237.500 560.543 23.879 16.101

SEP 1.118.675 211.382 907.293 9.618 18.299

OCT 904.879 184.079 720.800 13.637 13.353

NOV 744.452 157.859 586.593 3.631 12.223

DIC 672.983 135.568 537.415 7.799 15.848

Total 10.120.689 2.319.196 7.801.493 175.659 210.581




0 €

5.000 €

10.000 €

15.000 €

20.000 €

25.000 €

30.000 €

35.000 €

40.000 €

0

200.000

400.000

600.000

800.000

1.000.000

1.200.000

1.400.000





Ahorro (€)

8.16011.9142.040

Meses Consumos




Ahorro (€)

ENE 684.242 179.173 505.069 29.294 20.960

FEB 723.426 196.459 526.967 22.439 23.351

MAR 799.755 254.326 545.429 23.162 19.844

ABR 706.648 237.799 468.849 57.047 17.442

MAY 857.503 280.076 577.427 54.075 20.479

JUN 961.884 290.999 670.885 34.112 31.165

JUL 1.148.199 321.173 827.026 33.072 39.019

AGO 798.043 296.423 501.620 52.082 20.096

SEP 1.118.675 275.698 842.977 18.969 23.971

OCT 904.879 235.307 669.572 28.314 17.098

NOV 744.452 202.900 541.552 12.420 15.749

DIC 672.983 173.343 499.640 17.813 20.481

Total 10.120.689 2.943.676 7.177.013 382.799 269.655


Nª Placas






Consumos Electrico

con FV (kWh)


Ahorro (€)

510 10.120.689 829.941 9.290.748 1.677 74.1521.020 10.120.689 1.609.284 8.511.405 53.953 144.8251.530 10.120.689 2.319.196 7.801.493 175.659 210.5812.040 10.120.689 2.943.676 7.177.013 382.799 269.655

0 €

50.000 €

100.000 €

150.000 €

200.000 €

250.000 €

300.000 €

0

2.000.000

4.000.000

6.000.000

8.000.000

10.000.000

12.000.000

510 1.020 1.530 2.040

Consumo kWh





Ahorro (€)



0 €

2.000 €

4.000 €

6.000 €

8.000 €

10.000 €

12.000 €

14.000 €

16.000 €

18.000 €

20.000 €

0

200.000

400.000

600.000

800.000

1.000.000

1.200.000

1.400.000

1.600.000

1.800.000

2.000.000





Ahorro (€)

2.040

2.978

510

Meses Consumos




Ahorro (€)

ENE 1.708.880 52.117 1.656.763 0 5.802

FEB 1.621.022 54.690 1.566.332 35 6.301

MAR 1.845.279 69.349 1.775.930 23 5.380

ABR 1.611.513 73.701 1.537.812 11 5.357

MAY 1.773.231 82.730 1.690.501 808 6.008

JUN 1.742.875 81.017 1.661.858 261 8.389

JUL 1.895.028 88.561 1.806.467 0 10.331

AGO 1.668.518 87.063 1.581.455 63 5.902

SEP 1.810.729 73.667 1.737.062 0 6.317

OCT 1.834.594 65.867 1.768.727 38 4.757

NOV 1.782.534 53.830 1.728.704 0 4.156

DIC 1.716.174 47.785 1.668.389 4 5.460

Total 21.010.377 830.375 20.180.002 1.244 74.160



Nª Placas


0 €

5.000 €

10.000 €

15.000 €

20.000 €

25.000 €

30.000 €

35.000 €

40.000 €

0

200.000

400.000

600.000

800.000

1.000.000

1.200.000

1.400.000

1.600.000

1.800.000

2.000.000





Ahorro (€)

4.0805.9571.020

Meses Consumos




Ahorro (€)

ENE 1.708.880 102.999 1.605.881 1.234 11.497

FEB 1.621.022 108.389 1.512.633 1.060 12.456

MAR 1.845.279 136.344 1.708.935 2.400 10.570

ABR 1.611.513 144.290 1.467.223 3.133 10.482

MAY 1.773.231 159.961 1.613.270 7.115 11.617

JUN 1.742.875 157.541 1.585.334 5.015 16.300

JUL 1.895.028 176.620 1.718.408 502 20.588

AGO 1.668.518 170.349 1.498.169 3.904 11.549

SEP 1.810.729 146.110 1.664.619 1.224 12.517

OCT 1.834.594 131.472 1.703.122 338 9.494

NOV 1.782.534 106.758 1.675.776 902 8.240

DIC 1.716.174 94.209 1.621.965 1.369 10.825

Total 21.010.377 1.635.042 19.375.335 28.195 146.135



0 €

5.000 €

10.000 €

15.000 €

20.000 €

25.000 €

30.000 €

35.000 €

40.000 €

0

200.000

400.000

600.000

800.000

1.000.000

1.200.000

1.400.000

1.600.000

1.800.000

2.000.000





Ahorro (€)

6.1208.9351.530

Meses Consumos




Ahorro (€)

ENE 1.708.880 150.095 1.558.785 6.255 16.773

FEB 1.621.022 159.414 1.461.608 4.760 18.265

MAR 1.845.279 200.799 1.644.480 7.317 15.556

ABR 1.611.513 203.110 1.408.403 18.024 14.757

MAY 1.773.231 235.241 1.537.990 15.372 17.084

JUN 1.742.875 231.762 1.511.113 12.072 23.981

JUL 1.895.028 257.045 1.637.983 8.639 29.762

AGO 1.668.518 243.998 1.424.520 17.381 16.542

SEP 1.810.729 216.980 1.593.749 4.020 18.568

OCT 1.834.594 196.115 1.638.479 1.600 14.162

NOV 1.782.534 157.831 1.624.703 3.658 12.174

DIC 1.716.174 137.226 1.578.948 6.141 15.817

Total 21.010.377 2.389.615 18.620.762 105.241 213.440




0 €

5.000 €

10.000 €

15.000 €

20.000 €

25.000 €

30.000 €

35.000 €

40.000 €

0

200.000

400.000

600.000

800.000

1.000.000

1.200.000

1.400.000

1.600.000

1.800.000

2.000.000





Ahorro (€)

8.16011.9142.040

Meses Consumos




Ahorro (€)

ENE 1.708.880 193.058 1.515.822 15.409 21.656

FEB 1.621.022 204.407 1.416.615 14.491 23.497

MAR 1.845.279 263.407 1.581.872 14.080 20.403

ABR 1.611.513 253.675 1.357.838 41.171 18.446

MAY 1.773.231 306.531 1.466.700 27.621 22.253

JUN 1.742.875 303.935 1.438.940 21.176 31.402

JUL 1.895.028 330.839 1.564.189 23.406 37.994

AGO 1.668.518 311.097 1.357.421 37.408 21.091

SEP 1.810.729 283.358 1.527.371 11.309 24.188

OCT 1.834.594 256.902 1.577.692 6.719 18.550

NOV 1.782.534 203.773 1.578.761 11.546 15.695

DIC 1.716.174 176.079 1.540.095 15.077 20.322

Total 21.010.377 3.087.060 17.923.317 239.414 275.496


Nª Placas






Consumos Electrico

con FV (kWh)


Ahorro (€)

510 21.010.377 830.375 20.180.002 1.244 74.1601.020 21.010.377 1.635.042 19.375.335 28.195 146.1351.530 21.010.377 2.389.615 18.620.762 105.241 213.4402.040 21.010.377 3.087.060 17.923.317 239.414 275.496

0 €

50.000 €

100.000 €

150.000 €

200.000 €

250.000 €

300.000 €

0

5.000.000

10.000.000

15.000.000

20.000.000

25.000.000

510 1.020 1.530 2.040

Consumo kWh





Ahorro (€)


9 EVALUACIÓN ECONÓMICA DE LA INVERSIÓN

Para evaluar una instalación los siguientes puntos son los más relevantes:

Tarifa del suministro, la cual nos definen los precios de los peajes actuales legalmente.

Precios por periodos del contrato firmado con la comercializadora de mercado libre eléctrica.

Valorar el incremento de los últimos años en los peajes, y precios de la energía, para proyectar

un horizonte temporal basado en los históricos.

Históricos de consumos, para los suministros de alta tensión, la comercializadora puede

informar de los valores la potencia cuarto-horaria de los últimos años.

Históricos de los valores de radiación del suministro.

Recopilación de los precios de distintos proveedores de la instalación eléctrica, destacando los

módulos y los inversores.

Inicialmente se calculará la inversión inicial para unas instalaciones de fotovoltaicas de 500 MW, 1.000

MW, 1.500 MW y 2.000 MW.

CONCEPTO Cantidad € / unidad Importe (€) Total (€)Panel Fotovoltaico monocristalino de ET SOLAR( ET-M660-250WW, 250 W) 2.040 115,00 € 234.600 € 234.600 € Estación Central 500 kW modelo SCS 500 Rielus 1 80.718 € 80.718 € 315.318 € Estimación del resto de componentes 20% del total 1 78.829 € 78.829 € 394.147 €

Presupuesto de Ejecución material ( P.E.M. ) 394.147 €

13% Gastos Generales 1 23.649 23.649 € 417.796 € 6% Beneficio Industrial 1 51.239 51.239 € 469.035 €

Presupuesto de Ejecución por contrata ( P.E.C. ) 469.035 €


CONCEPTO Cantidad € / unidad Importe (€) Total (€)Panel Fotovoltaico monocristalino de ET SOLAR( ET-M660-250WW, 250 W) 4.080 115,00 € 469.200 € 469.200 € Estación Central 500 kW modelo SCS 500 Rielus 2 80.718 € 161.435 € 630.635 € Estimación del resto de componentes 18% del total 1 157.659 € 157.659 € 788.294 €

Presupuesto de Ejecución material ( P.E.M. ) 788.294 €

13% Gastos Generales 1 47.298 47.298 € 835.592 € 6% Beneficio Industrial 1 102.478 102.478 € 938.070 €

Presupuesto de Ejecución por contrata ( P.E.C. ) 938.070 €

CONCEPTO Cantidad € / unidad Importe (€) Total (€)Panel Fotovoltaico monocristalino de ET SOLAR( ET-M660-250WW, 250 W) 6.120 115,00 € 703.800 € 703.800 € Estación Central 500 kW modelo SCS 500 Rielus 3 80.718 € 242.153 € 945.953 € Estimación del resto de componentes 17% del total 1 236.488 € 236.488 € 1.182.441 €

Presupuesto de Ejecución material ( P.E.M. ) 1.182.441 €

13% Gastos Generales 1 70.946 70.946 € 1.253.388 € 6% Beneficio Industrial 1 153.717 153.717 € 1.407.105 €

Presupuesto de Ejecución por contrata ( P.E.C. ) 1.407.105 €

CONCEPTO Cantidad € / unidad Importe (€) Total (€)Panel Fotovoltaico monocristalino de ET SOLAR( ET-M660-250WW, 250 W) 8.160 115,00 € 938.400 € 938.400 € Estación Central 500 kW modelo SCS 500 Rielus 4 80.718 € 322.871 € 1.261.271 € Estimación del resto de componentes 17% del total 1 315.318 € 315.318 € 1.576.588 €

Presupuesto de Ejecución material ( P.E.M. ) 1.576.588 €

13% Gastos Generales 1 94.595 94.595 € 1.671.184 € 6% Beneficio Industrial 1 204.956 204.956 € 1.876.140 €

Presupuesto de Ejecución por contrata ( P.E.C. ) 1.876.140 €


5 GWh 10 GWh 20 GWh 5 GWh 10 GWh 20 GWh

Potencia (MW) INVERSIÓN(€) Ahorro anual( €) Ahorro anual( €) Ahorro anual( €)Ahorro

anual( €)Ahorro

anual( €)Ahorro

anual( €)510 469.035 € 73.403 € 74.152 € 74.160 € 6,39 6,33 6,32

1.020 938.070 € 137.075 € 144.825 € 146.135 € 6,84 6,48 6,421.530 1.407.105 € 171.556 € 210.581 € 213.440 € 8,20 6,68 6,592.040 1.876.140 € 187.472 € 269.655 € 275.496 € 10,01 6,96 6,81

CONSUMO PERIODO DE RECUPERACIÓN DEL

CAPITAL (PAY - BACK) AÑOS

Como se observa en la tabla anterior 10 de las 12 simulaciones tienen un periodo de

recuperación del capital simple, Payback inferior a 7 años.


10 CONCLUSIONES

La industria fotovoltaica en España es un sector que ha crecido casi exponencialmente, para después

retroceder a una velocidad aún mayor, causada por la desaparición de unas tarifas especiales con

precios superiores del orden del 500% del precio de la energía en el mercado. Esta evolución ha

generado un fuerte núcleo de empresas, con alta cualificación profesional, que observan el mercado

para adaptarse al nuevo entorno después de estallar su propia burbuja.

Durante la época de crecimiento del sector, había una demanda mundial de módulos fotovoltaicos muy

superior a la producción, generando el nacimiento muchas fábricas, las cuales eran cada vez más

eficientes para intentar abastecer a dicha demanda. Además China, la gran fábrica mundial, empezó a

producir sus paneles solares, al principio el estereotipo de sus placas era de una reducida fiabilidad, pero

que con el tiempo se fueron adaptando a los estándares de calidad, no son comparables a los de las

mejores marcas del sector pero con unos precios más reducidos.

En el campo tecnológico los paneles cada son más eficientes, sus porcentajes de rendimiento se han

incrementado y reducido área. Otra transformación relevante se ha debido al cambio de la materia

prima, inicialmente era un silicio similar al de los microprocesadores, mas complejo y costoso que el

silicio solar actual.

Así en el momento en que estaba más maduro el sector, con un volumen muy elevado de fábricas

produciendo, con China a la cabeza, aparece la crisis económica mundial, dicha crisis producirá una

reducción paulatina de la demanda, cruzándose la demanda con la producción, este desajuste genera un

exceso de stock.

El mix de producir con unos costos más reducidos, debido a unas fabricas más productivas y un silicio

mas barato, unido a un exceso de stock al que desean dar salida los fabricantes, ha provocado un

descenso muy acusado en el precio del Wp fotovoltaico, especialmente desde agosto del 2012 a

diciembre del 2012, con descensos del orden del 30%.


Dentro de este contexto internacional, España ha sido uno de los referentes mundiales en el sector

fotovoltaico, con una difícil adaptación tras la eliminación de las tarifas especiales para las renovables,

no obstante surge un nicho de mercado con el autoconsumo, esbozado en el Real Decreto 1699/2011,

de 18 de noviembre, pero aún no publicado su desarrollo especifico.

El autoconsumo fotovoltaico para empresas, impensable hace apenas 2 años, tras la fuerte bajada actual

es viable con unos condicionantes que se puede resumir en los siguientes puntos:

Suministros con consumos relativamente constantes.

Instalaciones sin restricciones de espacio para la instalación de los paneles.

Con contratos con precios medios superior de 0,09 € / kWh. (sin Imp. Elec y sin IVA).

Lo más complejo, empresas muy solventes, con un horizonte de vida de la empresa superior a

los 15 años. El proyecto puede ser financiado por la empresa o por un inversor externo.

Zona climática, para un mayor aprovechamiento solar, solo sería viable las zonas con mayor

Irradiancia de España, zonas IV y V del RITE.

Si los puntos anteriores se cumplen, una instalación optimizada tiene un retorno de la inversión del

orden de 7 años, no obstante hay un gran hándicap, y es la falta de legislación actual para el

autoconsumo puesto que están por definir los posibles peajes, impuestos, tasas etc.,

Tampoco está definido el complemento perfecto para aumentar la rentabilidad de estos proyectos, y es

la opción del balance neto, es decir, poder vender la energía al precio del mercado que sea excedente

del autoconsumo.

Como resumen estos proyectos son rentables a día de hoy, pero falta la definición legislativa del

autoconsumo y del balance neto, junto con el compromiso legal de no modificar dicha legislación,

retroactivamente durante al menos 15 años, impide su despegué, aunque algunas empresas de

ingeniería ya lo ofrezcan a sus clientes, con el consiguiente riesgo para ambos.


11 BIBLIOGRAFÍA

AL-Amoudi, L. Zhanc, Optimal control of a grid-connected PV system for maximum power point tracking

and unity power factor. On power electronics and variable speed drives. Seventh International

Conference on (Conf. Publ. No. 456), London, 1998, pp. 80–85

Salas V, Olı´as E, La´zaro A, Barrado A. New algorithm using only one variable measurement applied to a

maximum power point tracker. Solar Energy Materialsand Solar Cells 2005 May;87(1-4):807–15.

V. Salas , M. Alonso-Abella, F. Chenlo , E. Olı´as Analysis of the maximum power point tracking in the

photovoltaic grid inverters of 5 kW. Renewable Energy 34 (2009) 2366–2372

Tesis doctoral: “Inversores bidireccionales con aislamiento en alta frecuencia para aplicaciones de

energías renovables”. Jose Antonio Beristáin Jiménez. Junio 2005.

] L. Moran, I. Pastorini, J. Dixon, and R. Wallace, “A fault protection scheme for series active power

filters,” IEEE Trans. Power Electron.,vol. 14, pp. 928–938, Sept. 1999.

Achim Woyte, Ronnie Belmans, Senior Member, IEEE, and Johan Nijs, Senior Member, IEEE. “Testing the

Islanding Protection Function of Photovoltaic Inverters”. IEEE TRANSACTIONS ON ENERGY CONVERSION,

VOL. 18, NO. 1,

Trabajo Fin de Máster Optimización de Instalaciones...

Documents

Transcript of Trabajo Fin de Máster Optimización de Instalaciones...