Proyecto de Ejecución de una planta solar fotovoltaica de gran potencia

Abstract

Este proyecto ha consistido en el desarrollo completo de un proyecto de ejecución de una planta solar fotovoltaica de gran potencia, situada en Montilla, Córdoba, se han realizado diferentes estudios, cálculos y diseños. Este proyecto está presentado cómo un proyecto de ingeniería clásico formado por: Memoria, Planos, Pliego de condiciones, Presupuesto y anexos. El primer paso a dar para comenzar el proyecto es buscar un emplazamiento que cumpla con unas normas y requisitos para poder desarrollar el proyecto, realizar un estudio de radiación solar a través de diferentes fuentes como son NASA y PVGIS, en los que se introducirán las coordenadas y dan datos en 25 años, una vez obtenidos estos datos se introducen en el programa PVsyst que permite realizar simulaciones según diferentes tecnologías y fabricantes. Estas simulaciones nos permiten ver si se cumplen las condiciones óptimas para elegir un emplazamiento y que sea óptimo para nuestro proyecto. Por otra parte permite simular con diferentes modelos de fabricantes para poder elegir aquel que optimiza la producción de la planta solar fotovoltaica, el estudio de radiación y el análisis se encuentra desarrollado en la Memoria y Anexo I de este proyecto.

A la hora de elegir las tecnologías se han tenido en cuenta diferentes modelos y fabricantes tanto de módulos fotovoltaicos como de inversores, como se ha comentado anteriormente, no solo en cuanto a la producción, sino que también se han tenido en cuenta factores como aspectos operativos y diferentes costes.

Después de analizar todo lo comentado anteriormente y elegido los diferentes modelos y fabricantes de los paneles fotovoltaicos, inversores y seguidores, se realizara la obra civil que incluye: arreglo de viales y accesos a la planta, cimentación para la instalación de los seguidores, zanjas para cables y el edificio de control. La ubicación del emplazamiento donde se puede observar la orografía y los viales de acceso se encuentra en el Documento Nº2 Planos.

La elección de la ubicación se ha basado tanto en el estudio del recurso de radiación solar, así como en la normativa de espacios protegidos y reservas naturales vigente en España según el Ministerio para la transición ecológica y el reto demográfico.

El proyecto se sitúa en el término municipal de Montilla. Dicho pueblo pertenece a la provincia de Córdoba, ubicado en la comunidad autónoma de Andalucía, España.

La altitud media del terreno donde se ubica la PSF es de 277 metros sobre el nivel del mar. Este terreno se encuentra en zonas planas con pendientes suaves. La vegetación se caracteriza por ser principalmente zonas de siembra y en menor proporción olivos.

Una vez completado el punto anterior se ha realizado el diseño de la instalación eléctrica, para esto los diferentes cálculos que se han llevado a cabo han sido: dimensionamiento de cables, cálculo de cortocircuito, diseño de las líneas de generación y diseño de la subestación. A la hora de dimensionar cables se han utilizado, como se desarrolla en el Anexo II, dos criterios: Intensidad máxima admisible y caída de tensión.

Para el diseño de la instalación eléctrica se tendrán en cuenta las siguientes características principales:

• Potencia nominal del conjunto de inversores (MW): 49,4

• Potencia pico del campo de paneles solares (MWp): 61,73

• Ratio potencia pico / potencia nominal: 1,25

• Paneles fotovoltaicos: Marca: Longi Solar Potencia unitaria panel/ No paneles: 530Wp/116480 Factor de bifacialidad: 0,7 Factor de sombreado trasero: 1,41%

• Número de paneles por string/cadena: 28 paneles

• Número de string o cadenas: 4160 cadenas

• Inversores Marca: Power Electronics Modelo: LR5-72 HBD 530 M Bifacial Potencia unitaria: 3800kW Nivel de tensión de salida CA: 976V Número de inversores: 13 inversores

En el Documento Nº2 se muestran los planos de los esquemas unifilares circuitos y disposición de los módulos fotovoltaicos.

Una vez realizado todo el diseño y cálculos de la planta solar fotovoltaica se realiza un estudio de viabilidad económica en el que se analizará si el proyecto es rentable, para la realización de dicho estudio se tendrá en cuenta la inversión total a acometer, un previsión cronográfica para la inversión, costes operativos, previsión de ingresos en la explotación de la planta y se consideran diferentes fuentes de financiación para el proyecto, en dicho anexo se muestra la cuenta de pérdidas y ganancias y un análisis de rentabilidad con el que se concluye que el proyecto es rentable, todo esto se muestra en detalle en el Anexo III.

Finalmente se desarrolla el Anexo IV en el que se analizan los principales objetivos de desarrollo sostenible con los que cuenta el proyecto, siendo estos:

o Energía asequible y no contaminante o Trabajo decente y crecimiento económico o Industria, innovación e infraestructura o Ciudades y comunidades sostenibles o Acción por el clima o Vida y ecosistemas terrestres

A continuación, se presenta un resumen de los diferentes fabricantes y modelos analizados en el que se puede ver que la opción óptima es paneles de Longi Solar de 530W e inversores de Power Electronics de 3.800 kW. Estos resultados se obtienen a través de PVsyst, estando el desarrollo de todos los cálculos en el Anexo I. Por último, el estudio de viabilidad económica muestra que el proyecto es rentable tanto para la empresa como para los accionistas que realizan la financiación, se ha tenido en cuenta una vida útil de 25 años, obteniendo una rentabilidad con un TIR de 9,31% y un VAN de 12.884,67€ con una tasa de descuento del 4%.This project has consisted of the complete development of a project for the execution of a large power photovoltaic solar plant, located in Montilla, Cordoba, different studies, calculations and designs have been carried out. This project is presented as a classic engineering project consisting of: Memory, Plans, Specifications, Budget and annexes. The first step to take to start the project is to find a site that meets certain standards and requirements to develop the project, conduct a study of solar radiation through different sources such as NASA and PVGIS, which will enter the coordinates and give data in 25 years, once obtained these data are introduced into the PVsyst program that allows simulations according to different technologies and manufacturers. These simulations allow us to see if the optimal conditions are met to choose a site and that it is optimal for our project. On the other hand, it allows us to simulate with different models of manufacturers in order to choose the one that optimizes the production of the solar photovoltaic plant, the study of radiation and the analysis is developed in the Report and Annex I of this project. When choosing the technologies, different models and manufacturers have been taken into account, as mentioned above, not only in terms of production, but also taking into account factors such as operational aspects and different costs.

After analyzing all the aforementioned and choosing the different models and manufacturers of the photovoltaic panels, inverters and trackers, the civil works will be carried out, including: arrangement of roads and accesses to the plant, foundations for the installation of the trackers, trenches for cables and the control building. The location of the site where the orography and access roads can be observed can be found in Document Nº2 Plans.

The choice of location was based both on the study of the solar radiation resource, as well as on the regulations for protected areas and nature reserves in force in Spain according to the Ministry for the ecological transition and the demographic challenge.

The average altitude of the land where the FSP is located is 277 meters above sea level. The terrain is flat with gentle slopes. The vegetation is characterized by being mainly planting areas and to a lesser extent olive trees.

Once the previous point has been completed, the design of the electrical installation has been carried out, for this the different calculations that have been carried out have been: cable sizing, short circuit calculation, design of the generation lines and design of the substation. When sizing cables, as described in Annex II, two criteria were used: maximum admissible intensity and voltage drop.

For the design of the electrical installation, the following main characteristics will be taken into account:

• Nominal power of the inverter array (MW): 49.4

• Peak power of the solar panels field (MWp): 61.73

• Ratio of peak power / nominal power: 1,25

• Photovoltaic panels: Brand: Longi Solar Panel unit power / No panels: 530Wp/116480 Bifaciality factor: 0.7 Rear shading factor: 1.41%.

• Number of panels per string: 28 panels

• Number of strings: 4160 strings

• Inverters Make: Power Electronics Model: LR5-72 HBD 530 M Bifacial Unit power: 3800kW AC output voltage level: 976V Number of inverters: 13 inverters

Document Nº2 shows the drawings of the single-line diagrams, circuits and arrangement of the photovoltaic modules.

Once all the design and calculations of the photovoltaic solar plant have been made, an economic feasibility study is carried out to analyze whether the project is profitable. In order to carry out this study, the total investment to be undertaken, a chronographic forecast for the investment, operating costs, income forecast for the operation of the plant and different sources of financing for the project are considered, in this annex the profit and loss account and a profitability analysis are shown, with which it is concluded that the project is profitable, all this is shown in detail in Annex III.

Finally, Annex IV is developed, in which the main sustainable development objectives of the project are analyzed:

o Affordable and non-polluting energy o Decent work and economic growth o Industry, innovation and infrastructure o Sustainable cities and communities o Climate action o Terrestrial life and ecosystems The following is a summary of the different manufacturers and models analyzed in which it can be seen that the optimal option is 530W Longi Solar panels and 3,800 kW Power Electronics inverters. These results are obtained through PVsyst, being the development of all calculations in Annex I. Finally, the economic feasibility study shows that the project is profitable both for the company and for the shareholders providing the financing. A useful life of 25 years has been taken into account, obtaining a profitability with an IRR of 9.31% and an NPV of €12.884,67 with a discount rate of 4%.