Estudio de optimización de diseño de seguidores solares a un eje en plantas fotovoltaicas

Abstract

El presente proyecto se centra en el estudio técnico y económico de las estructuras de soporte en una planta fotovoltaica de gran escala. El objetivo es optimizar el diseño de estas estructuras para maximizar la producción energética, garantizar la seguridad estructural y mejorar la rentabilidad global del sistema. Para ello, se han desarrollado varios diseños de planta con diferentes configuraciones de estructuras, todos ellos adaptados a la capacidad del terreno y a la potencia pico deseada. A partir de estos diseños, se han realizado simulaciones energéticas con el software PVsyst, teniendo en cuenta las principales pérdidas del sistema como orientación, temperatura, sombras y rendimiento de los componentes. Con estos datos, se ha llevado a cabo un análisis económico de cada alternativa utilizando indicadores como el coste de la energía, el valor actual neto y la tasa interna de retorno, lo que ha permitido seleccionar la opción más equilibrada en términos de eficiencia y viabilidad. Una vez elegida la configuración óptima, se ha modelado una estructura tipo con el software Robot Structural Analysis, evaluando su comportamiento frente a las cargas más exigentes: peso propio, viento y nieve. Se han dimensionado los perfiles metálicos y las cimentaciones necesarias, garantizando que las solicitaciones no superan los límites admisibles. El diseño final seleccionado se basa en seguidores solares con disposición 1V y una potencia pico de 79,81 MWp. La solución adoptada cumple tanto con los requisitos técnicos como económicos y representa un diseño optimizado, robusto y aplicable a proyectos reales, sirviendo como referencia para futuras instalaciones de características similares.

This project focuses on the technical and economic analysis of support structures in a large-scale photovoltaic plant. The main objective is to optimize the design of these structures in order to maximize energy production, ensure structural safety, and improve the overall profitability of the system. Several plant layouts were developed with different structural configurations, all adapted to the terrain capacity and the desired peak power. Based on these layouts, energy production simulations were performed using PVsyst software, taking into account key system losses such as orientation, temperature, shading, and component performance. With this data, an economic analysis was carried out for each alternative using indicators such as the Levelized Cost of Energy, Net Present Value, and Internal Rate of Return, allowing the selection of the most balanced option in terms of efficiency and viability. Once the optimal configuration was selected, a representative structure was modeled using Robot Structural Analysis software to evaluate its performance under the most demanding loads: self-weight, wind, and snow. The metallic profiles and foundation elements were dimensioned, ensuring that all stresses remained within admissible limits. The final design selected is based on trackers with a 1V configuration and a peak power of 79.81 MWp. The adopted solution meets both technical and economic requirements and represents an optimized, robust design applicable to real-world photovoltaic installations, serving as a reference for future projects with similar characteristics.