Desarrollo de una herramienta para la optimización del diseño de parques fotovoltaicos

Abstract

El Plan de Energías Renovables 2011 2020 espera e insta a la instalación de parques fotovoltaicos de gran potencia. El interés de la energía fotovoltaica se basa en su nulo impacto a la atmósfera durante la operación, su bajo impacto en el entorno y su gran potencial de rentabilidad para conseguir grandes cantidades de generación eléctrica. Por tanto, en este trabajo se desarrolla una herramienta para optimizar los cálculos y diseños de nuevas plantas fotovoltaicas, con el fin de poder obtener la máxima rentabilidad de ellas. La herramienta modeliza el comportamiento de un parque fotovoltaico de grandes dimensiones en el que tiene influencia la inclinación de los paneles, la conexiones de estos respecto a los inversores y las distancias entre los conjuntos, que influirá en las sombras provocadas entre unas y otras. Para ello se realiza un diseño y modelo matemático en la herramienta MATLAB. De esta manera, se representan todos los equipos y las relaciones temporales de las variables a lo largo de la vida útil del proyecto. Se busca reducir al máximo el LCOE del proyecto, es decir, siendo un mismo parque fotovoltaico con la misma potencia nominal podrá tener rentabilidades distintas dependiendo de la tierra ocupada, conexiones realizadas… Así pues se consigue un modelo sobre el cual se podrán realizar distintas simulaciones para obtener resultados más próximos a la realidad de la operación, pudiendo comparar los escenarios de máxima rentabilidad, minimizando los costes y maximizando la generación energética. Por otro lado se realiza una validación de la herramienta desarrollada para asegurar la validez del modelo. Y con un ejemplo se examina los distintos resultados obtenidos y el potencial de la herramienta desarrollada. Se observa que se podría llegar a conseguir un aumento de la rentabilidad a lo largo de los 20 años de operación.

The Renewable Energy Plan 2011 2020 expects and urges the installation of high power photovoltaic parks. The interest of photovoltaic energy is based on its zero impact on the atmosphere during the operation, its low impact on the environment and its great potential for profitability to achieve large amounts of electricity generation. Therefore, in this work a tool is developed to optimize the calculations and designs of new photovoltaic plants, in order to obtain maximum profitability from them. The tool models the behavior of a large photovoltaic park in which the inclination of the panels has an influence, the connections of these with respect to the inverters and the distances between the assemblies, which will influence the shadows caused between them. For this, a mathematical design and model is carried out in the MATLAB tool. In this way, all the equipment and the temporal relationships of the variables throughout the life of the project are represented. It seeks to minimize the LCOE of the project, that is, being the same photovoltaic park with the same nominal power may have different returns depending on the land occupied, connections made ... Thus, a model is achieved on which different simulations can be carried out to obtain results closer to the reality of the operation, being able to compare the scenarios of maximum profitability, minimizing costs and maximizing energy generation. On the other hand, a validation of the tool developed to ensure the validity of the model is carried out. And with an example, the different results obtained and the potential of the tool developed are examined. It is observed that an increase in profitability could be achieved over the 20 years of operation.