Modelo de autoconsumo para la fábrica de HP en Barcelona

Abstract

IMPLANTACIÓN DE PANELES SOLARES Y ESTUDIO DE SU IMPACTO ECONÓMICO Autor: Beltrán de Heredia Galindo, M. Rocío. Director: Blázquez García, M. Inmaculada. Entidad Colaboradora: Osprel

RESUMEN DEL PROYECTO

1. Introducción Europa está viviendo una transición hacia una nueva era basada en fuentes de energía renovables. Este cambio se ha visto impulsado por factores decisivos como pueden ser el calentamiento global o la escasez de combustibles fósiles. España también apuesta por las energías limpias, y en concreto, la tecnología fotovoltaica es la forma más común de autoconsumo en el presente, entre otros aspectos por el reciente cambio en la legislación y su facilidad de instalación en el entorno. La finalidad de implantar paneles solares es el esperado ahorro en la factura eléctrica, que en España últimamente no deja de crecer. El objetivo principal del proyecto es el diseño de una instalación fotovoltaica destinada al autoconsumo industrial junto con el estudio de su viabilidad económica.

2. Descripción del modelo Enfoque del diseño técnico El proyecto se realiza para un cliente que presenta un consumo industrial, es decir, un consumo elevado. Por ello, será necesario instalar numerosos inversores para poder cubrir la mayor parte de la demanda del cliente con la instalación fotovoltaica. Se ha diseñado una instalación para autoconsumo sin excedentes que no incluye baterías, por lo que toda la energía generada por la instalación se consume en el acto o se pierde. Se ha optado por este tipo de instalación de autoconsumo ya que el cliente presenta un elevado consumo durante las 24 horas del día, 365 días al año. Todo el diseño se realiza principalmente en base a las facturas eléctricas cedidas por el cliente de los meses comprendidos entre octubre de 2018 y septiembre de 20219 junto con el plano facilitado del complejo, el cual se corresponde con la Figura 1.

Figura 1. Plano del complejo. Fuente:HP.

Inicialmente se ha diseñado una instalación con un inversor de gran potencia (100KW) y posteriormente se ha duplicado dicha instalación mono-inversor el mayor número de veces que el espacio permite, eso sí, sin superar la demanda diurna del cliente. Concretamente el óptimo que cubría toda la demanda, aplicando un rendimiento del 75%, era duplicar 81 veces, pero finalmente por espacio sólo es posible instalar 52 inversores. Las dimensiones técnicas de la instalación total se encuentran resumidas en la Tabla 1.

Tabla 1. Dimensiones técnicas de la instalación fotovoltaica.

Por lo tanto, la potencia instalada de la planta será de 5.200 KW.

Enfoque económico Una vez realizado el diseño y calculada su productividad en la zona de instalación (Barcelona), se pretende estudiar si el proyecto presentado es rentable o no, y en el caso de ser rentable interesa conocer cuáles son los beneficios aportados por el proyecto a lo largo de los años, es decir, cuáles van a ser los ahorros esperados en la factura energética. Para poder obtener esta información se lleva a cabo el presupuesto de la inversión inicial, la cuenta de resultados, los flujos de caja y el balance junto con el VAN, la TIR y el PayBack.

3. Resultados Enfoque técnico del diseño

El consumo diurno actual del cliente se sitúa en unos 26.874,68 KWh/día. Esta cifra será el objetivo de producción diario de la instalación. Teniendo en cuenta las horas solares pico (HSp) de Barcelona, de media la instalación produce unos 23.136,904 KWh/día, lo que cubriría el 86% de la demanda actual del cliente. Claramente este porcentaje variará en función del mes, ya que como puede observarse en la Tabla 2, las horas solares pico son mayores en los meses cálidos que en los fríos. Esto hace que la producción de energía fotovoltaica sea mayor en los meses más cálidos del año. La Tabla 2 recoge tanto la producción diaria de un panel como la producción diaria de toda la instalación.

Tabla 2. Producción diaria por panel y de la instalación en función del mes.

El consumo nocturno se sitúa en unos 18.790,25KWh/día. Este consumo no se podrá compensar de ningún modo ya que no se ha planteado la posibilidad de incluir un sistema de baterías en la instalación.

Enfoque económico El proyecto requiere de una inversión inicial de 4.006.656,11€ para la puesta en marcha de la instalación. Esta inversión incluye elementos que no son propios de la instalación eléctrica, pero necesarios para aprovechar al máximo la capacidad de producción de la energía. Se está haciendo referencia a las cubiertas de los parkings, cuyo importe es casi un 25% de la inversión inicial comentada. Para realizar el estudio económico se han llevado a cabo los siguientes supuestos: • El estudio económico del proyecto contempla 15 años, plazo en el que se plantea la amortización contable de la instalación. No han sido tenidos en cuenta los ingresos (ahorros) generados por el proyecto con posterioridad a dicha fecha.

• No ha sido realizada ninguna hipótesis de aumento del consumo de energía por parte de HP, por lo que los consumos correspondientes a las facturas reales facilitadas (oct-18 / sep-19) son utilizados como constantes.

• Se ha aplicado un criterio conservador al no suponer un aumento de precios a lo largo de la vida del estudio, ni de la energía ni del Índice de Precios al Consumo (IPC). De no ser constantes, supondría un beneficio superior al reflejado en este análisis ya que las partidas de ingreso del proyecto (ahorro estimado en la factura de la luz) son claramente superiores a las de los costes (mantenimiento de la instalación). Tanto la inversión inicial como los costes financieros quedan fijados en el momento inicial.

• El proyecto se plantea de autoconsumo sin excedentes, por lo que no se produce venta de energía a la red.

• Los ingresos del proyecto están constituidos por el ahorro en consumo derivado de la energía generada por el proyecto. Este ahorro se ha estimado a partir de los elementos de la factura real de HP (oct-18 / sep-19) afectados por el consumo, no afectando los elementos fijos (potencia, contadores, etc.).

• Se ha realizado el estudio bajo el supuesto de financiación del 100% de la inversión mediante préstamo bancario a tipo de interés fijo, contemplando el gasto correspondiente a los intereses. A efectos comparativos, el análisis de rentabilidad (VAN, TIR y Pay-Back) se ha realizado, además, como si el 100% de la inversión se realizará sin endeudamiento, aportando la misma los recursos de HP.

Tabla 3. Resultados del análisis de rentabilidad.

Los resultados reflejan una recuperación de la inversión en un periodo de 11 años si se necesita disponer de un crédito para realizar el proyecto, o de 9 años si se cuenta con el capital necesario.

Por otro lado, los flujos de caja muestran un beneficio durante los próximos 15 años, llevado a valor presente, de 1.955.148,11 €, lo que sin duda se traduce como una inversión rentable.

4. Conclusiones A la vista de los resultados obtenidos se puede ver que el proyecto diseñado es rentable por lo que también es viable. Técnicamente se ha procurado aprovechar la capacidad de cada inversor al máximo y se han ingeniado diversos entornos para la disposición de los paneles a lo largo de todo el complejo (azoteas, marquesinas de aparcamiento y terrenos) con el objetivo de sacar el mayor rendimiento al espacio disponible. Finalmente se ha podido cubrir por término medio el 85 % del consumo actual, lo que supone un ahorro del 9,1 % en la factura eléctrica, lo que traducido al ámbito financiero se lee como un beneficio de 1.955.148,11€ transcurridos 15 años de la puesta en marcha de la instalación gracias a la inversión inicial. Se puede concluir que la instalación de paneles solares para autoconsumo es un negocio rentable.

5. Referencias [1] REE, “Informe del Sistema Eléctrico Español 2019”. Junio 2020. https://www.ree.es/es/datos/publicaciones/informe-anual-sistema/informe-del-sistema-electrico-espanol-2019. [2] Alonso Lorenzo, J. “Cómo dimensionar y calcular paneles solares fotovoltaicos necesarios”, SunFields Europe. Marzo 2019. https://www.sfe-solar.com/paneles-solares/calcular-paneles-solares-necesarios/. [3] BOE. “Real Decreto 244/2019, de 5 de abril, por el que se regulan las condiciones administrativas, técnicas y económicas del autoconsumo de energía eléctrica”. https://www.boe.es/diario_boe/txt.php?id=BOE-A-2019-5089.

SOLAR PANEL INSTALLATION AND STUDY OF THE ECONOMIC IMPACT Author: Beltrán de Heredia Galindo, M. Rocío. Supervisor: Blázquez García, M. Inmaculada. Collaborating Entity: Osprel

ABSTRACT Keywords: PV System, electric panel, electricity bill.

1. Introduction Europe is experiencing a transition to a new era based on renewable energy sources. This change has been driven by decisive factors such as global warming or the shortage of fossil fuels. Spain is also committed to clean energies, and in particular, PV technology is the most common form of self-consumption today, among other aspects due to the recent change in legislation and its ease of installation in the environment. The purpose of implementing solar panels is the expected savings in the electricity bill, which in Spain has not stopped growing lately. The main objective of the project is the design of a photovoltaic installation for industrial self-consumption together with the study of its economic viability.

2. Model description Technical approach The project is carried out for a client that has an industrial consumption, that is, a high consumption. Therefore, it will be necessary to install numerous inverters in order to cover most of the customer's demand with the PV installation.

Self-consumption installation without surpluses has been designed that does not include batteries, so the energy generated by the installation is consumed immediately or is lost.

This type of self-consumption installation has been chosen since the client has a high consumption 24 hours a day, 365 days a year.

All the design is carried out mainly based on the electricity bills assigned by the client for the months between October 2018 and September 20219 together with the plan provided for the complex, which corresponds to the Figure 1.

Figure 1. Plan of the complex. Source: HP.

Initially, an installation has been designed with a high-power inverter (100KW) and later said mono-inverter installation has been duplicated as many times as space allows, but without exceeding the customer's daytime demand.

Specifically, the optimum that covered all the demand, applying a yield of 75%, was to double 81 times, but finally by space it is only possible to install 52 inverters. The technical dimensions of the total installation are summarized on the Table 1.

Table 1. Technical dimensions of the PV plant.

Therefore, the installed power of the plant will be 5.200 KW.

Economic approach Once the design has been carried out and its productivity has been calculated in the installation area (Barcelona), it is intended to study whether the project presented is profitable or not, and in the case of being profitable, it is interesting to know what are the benefits provided by the project throughout over the years, that is, what will be the expected savings in the energy bill.

In order to obtain this information, the initial investment budget, the income statement, the cash flows and the balance are carried out together with the NPV, the IRR and the PayBack.

3. Results Technical approach The customer's current daytime consumption stands at around 26,874.68 KWh / day. This figure will be the facility's daily production target.

Taking into account the peak solar hours in Barcelona, on average the installation produces about 23,136,904 KWh / day, which would cover 86% of the current customer demand.

Clearly, this percentage will vary depending on the month, since as can be seen in Table 2, peak solar hours are higher in warm months than in cold ones. This means that the production of photovoltaic energy is higher in the warmer months of the year.

Table 2 shows both the daily production of a panel and the daily production of the entire installation.

Table 2. Daily production per panel and plant depending on the month.

Nighttime consumption is around 18,790.25KWh / day. This consumption cannot be compensated in any way since the possibility of including a battery system in the installation has not been considered. Economic approach The project requires an initial investment of € 4,006,656.11 to start up the installation. This investment includes elements that are not typical of the electrical installation, but necessary to make the most of the energy production capacity. Reference is being made to car park covers, the amount of which is almost 25% of the initial investment mentioned.

To carry out the economic study, the following assumptions have been carried out:

• The economic study of the project contemplates 15 years, a period in which the accounting amortization of the installation is proposed. The income (savings) generated by the project after that date has not been taken into account.

• No hypothesis of increased energy consumption has been made by HP, so the consumption corresponding to the actual invoices provided (Oct-18 / Sep-19) are used as constants.

• A conservative criterion has been applied by not assuming an increase in prices throughout the life of the study, neither for energy nor for the Consumer Price Index (CPI). If they are not constant, it would represent a higher benefit than that reflected in this analysis since the income items of the project (estimated savings in the electricity bill) are clearly higher than the costs (maintenance of the installation). Both the initial investment and the financial costs are fixed at the initial moment.

• The project is designed for self-consumption without surpluses, so there is no sale of energy to the grid.

• Project income is made up of savings in consumption derived from the energy generated by the project. This saving has been estimated from the elements of the actual HP bill (Oct-18 / Sep-19) affected by consumption, it does not affect the fixed elements (power, meters, etc.).

• The study has been carried out under the assumption of financing 100% of the investment by means of a bank loan at a fixed interest rate, considering the expense corresponding to interest. For comparative purposes, the profitability analysis (NPV, IRR and Pay-Back) has also been carried out as if 100% of the investment will be made without debt, contributing HP resources.

Table 3. Results of the profitability analysis.

The results reflect a recovery of the investment in a period of 11 years if a loan is needed to carry out the project, or 9 years if the necessary capital is available.

On the other hand, cash flows show a profit over the next 15 years, taken to present value, of € 1.955.148,11 which undoubtedly is translate as a profitable investment.

4. Conclusions In view of the results obtained, it can be seen that the designed project is profitable, so it is also viable.

Technically, we have tried to take advantage of the capacity of each inverter to the maximum and various environments have been designed for the arrangement of the panels throughout the entire complex (roofs, parking canopies and grounds) in order to get the best performance from the space available.

Finally, it has been possible to cover on average 86% of current consumption, which represents a saving of 9,1% in the electricity bill, which translated into the financial sphere is read as a profit of 1.955.148,11€ 15 years after the start-up of the installation thanks to the initial investment.

It can be concluded that the installation of solar panels for self-consumption is a profitable business.

1. References [1] REE, “Report of the Spanish Electricity System 2019”. June 2020. https://www.ree.es/es/datos/publicaciones/informe-anual-sistema/informe-del-sistema-electrico-espanol-2019. [2] Alonso Lorenzo, J. “How to size and calculate the necessary photovoltaic solar panels”, SunFields Europe. March 2019. https://www.sfe-solar.com/paneles-solares/calcular-paneles-solares-necesarios/. [3] BOE. "Royal Decree 244/2019, of April 5, which regulates the administrative, technical and economic conditions of self-consumption of electricity". https://www.boe.es/diario_boe/txt.php?id=BOE-A-2019-5089.