Energía solar fotovoltaica

Análisis de la generación y las pérdidas de energía de una instalación de autoconsumo de energía solar fotovoltaica (II)

Por abril 13, 2020 No Comments

En este artículo vamos a analizar la generación y las pérdidas de energía eléctrica de la instalación de autoconsumo de energía solar fotovoltaica que diseñamos en el artículo anterior.

Si todavía no has leído el artículo, y estás interesado en aprender a diseñar una instalación de autoconsumo, puedes leerlo pinchando aquí.

Generación de energía eléctrica producida por la instalación de autoconsumo de energía solar fotovoltaica

Recordamos que la instalación diseñada tiene una potencia en módulos solares de 70 kWp y una potencia en inversores de 66 kWp.

A continuación, se muestran las ratios más importantes de la instalación.

Orden de magnitud de generación eléctrica de instalación de autoconsumo fotovoltaico

La instalación va a generar anualmente 94.718 kWh.

El rendimiento de la instalación es del 77’3%, esperándose una producción de 1.353’1 kWh/kWp.

En un principio, la producción de 1.353’1 kWp/kWh puede parecer baja para una zona tan soleada como la Región de Murcia, en la que las instalaciones suelen producir entre 1.500 y 1.600 kWh/kWp.

Sin embargo, hay que recordar que la instalación que hemos diseñado es coplanar, por lo que tendrá más pérdidas asociadas a temperatura.

Al realizar el montaje de los módulos solares coplanares a la cubierta, se produce menos refrigeración natural de los módulos al no circular aire por su cara inferior, debido a ello, las pérdidas asociadas a temperatura serán mayores.

A continuación, se muestra la generación mensual de energía de la instalación solar fotovoltaica de autoconsumo.

Generación eléctrica mensual de instalación de autoconsumo solar fotovoltaico

La gráfica anterior muestra la energía eléctrica en kWh que va a generar la instalación diseñada.

En ella se puede ver la diferencia entre la energía recibida (Nameplate) y la energía realmente generada (Grid).

Esta diferencia son las pérdidas de la instalación, las cuales procedemos a analizar a continuación.

Análisis de las pérdidas de irradiación solar hasta que llega a los módulos solares

En primer lugar, vamos a analizar las pérdidas de irradiación con respecto al plano horizontal.

Pérdidas de irradiancia en instalación de autoconsumo fotovoltaico

En la ubicación de la instalación se reciben en el plano horizontal 1.803’3 kWh/m2.

La distribución de las pérdidas de irradiación es la siguiente:

  • Los módulos se han diseñado coplanares a las cubiertas y con su misma inclinación de 25º, de ahí la pérdida del -3% asociada a POA Irradiance (irradiancia en el plano de los módulos).
  • La instalación apenas tiene sombras, las pérdidas asociadas al sombreamiento son tan sólo del -0’2% (Shaded Irradiancie).
  • Las pérdidas asociadas a la reflexión de la irradiación solar por parte de los módulos son causantes de un -3’7% de pérdidas (Irradiancie after Reflection).
  • Por último, se han añadido pérdidas por ensuciamiento de las placas solares del 2% (Irradiance after Soiling).

Así, la irradiación recibida en el plano horizontal se ha reducido en un 8’9% en la superficie de los módulos solares.

A continuación, vamos a realizar el análisis de las pérdidas energéticas desde la energía que llega a nuestros paneles solares (nameplate 115.414’7 kWh) en forma de irradiación hasta la energía eléctrica que los mismos son capaces de generar.

Análisis de las pérdidas energéticas de la instalación de autoconsumo

En los paneles solares se recibe una energía de 115.414’7 kWh y la instalación es capaz de generar 94.718,2 kWh.

¿Dónde se producen esas pérdidas de energía?

A través de la siguiente tabla vamos a analizar dónde se están produciendo las pérdidas y en qué medida afectan al rendimiento de la misma.

Pérdidas en instalación de autoconsumo fotovoltaico

A simple vista vemos claramente que la mayoría de las pérdidas de la instalación son debidas a temperatura.

Aún así, vamos a analizar el resto de las pérdidas producidas en la instalación:

  • El 0’5% de las pérdidas se producirán por efectos de la curva de I/V.
  • El 12’1% de las pérdidas de nuestra instalación se producen debido a la temperatura, siendo sin duda, el foco principal de pérdidas y en el que se puede incidir para mejorar el rendimiento de la instalación diseñada.
  • Las pérdidas asociadas a mismatch son del 3’8%.

Las pérdidas mismatch se producen por diferente comportamiento (producción) de un módulo solar con respecto a otro, puede ser debido a diferentes factores como suciedad, paso de una nube, avería, sombra…

En la instalación diseñada se han instalado distintos inversores para cada cubierta (formando 3 grandes bloques) y todos los módulos solares son del mismo tipo, por lo que las pérdidas por mismatch se han reducido al mínimo.

  • Perdemos otro 0’2% de energía como pérdidas resistivas por efecto joule en el cableado de la instalación (Optimal DC Output).
  • Finalmente se pierde otro 1’9% de energía debido a la eficiencia de los inversores.

Conclusiones sobre las pérdidas energéticas en la instalación diseñada

Tras analizar las pérdidas energéticas producidas en la instalación de autoconsumo de energía solar fotovoltaica diseñada podemos llegar a la conclusión de que el mayor porcentaje de pérdidas se producen debido al efecto de la temperatura.

Estas pérdidas por temperatura se podrían reducir considerablemente si en vez de realizar un montaje coplanar, los módulos solares fueran instalados con una pequeña inclinación con respecto a la cubierta, de modo que circulara el aire por debajo de los módulos solares refrigerándolos naturalmente.

El resto de las pérdidas producidas en la instalación ya está muy optimizado, siendo muy difícil reducirlas.

Finalmente, en el siguiente gráfico circular se muestra la proporción de pérdidas asociada a cada factor, poniendo en relieve la gran incidencia de las pérdidas por temperatura.

Gráfico circular de pérdidas en instalación de autoconsumo fotovoltaico

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Este artículo es el segundo artículo de la serie y con él esperamos haber ayudado a profesionales a cuantificar la generación y los focos de pérdidas de energía en una instalación de autuconsumo así como  despertar el interés de particulares y empresas para que se animen a realizar una instalación.

Si te ha gustado este artículo, te animamos a que leas el resto de los artículos de la serie.

  • El primer artículo de la serie «¿Cómo diseñar una instalación de autoconsumo paso a paso mediante un software especializado? (I), puedes leerlo pinchando aquí.
  • También te recomendamos leer el tercer artículo de la serie «Análisis técnico-económico y ahorro generado por una instalación solar fotovoltaica de autoconsumo (III)» pinchando aquí. En él desarrollamos cómo obtener el ahorro económico que genera la instalación diseñada.
  • Para finalizar, puedes leer el cuarto artículo de la serie «Cálculo de las emisiones de CO2 evitadas por una instalación de autoconsumo de energía solar fotovoltaica (IV)» pinchando aquí.

Si estás interesado en realizar una instalación de energía solar fotovoltaica para autoconsumo contacta con nosotros.

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