Instalación de placas solares fotovoltaicas y almacenamiento para ahorro de los consumos de electricidad en una granja

Abstract

Este proyecto quiere poner en valor la viabilidad de la tecnología conocida como agrovoltaica. Se trata de una instalación solar que se ubicará en el suroeste de Gran Canaria con un consumo anual de 54.493 kWh y contará con 72 paneles solares de 580 Wp y un sistema de almacenamiento de 500 kWh de capacidad, capaz de suministrar energía a la finca durante tres días consecutivos.

1. Introducción. Debido a la transición hacia una forma de producción más ecológica y sostenible en la que se encuentra el mundo hoy en día sumergido, se ha decidido realizar un proyecto híbrido, a través del cual la energía solar y el almacenamiento de esta energía en baterías sea la base del proyecto. El objetivo es diseñar un sistema de producción de energía que sea capaz de generar un 25% más de energía diaria de lo que necesitarían los edificios que se aprovecharán de la energía producida. Este porcentaje se debe, principalmente, a la intención de tener la opción de almacenar y, en caso de estar completas las baterías, verter la energía excedentaria a la red. A través de este proceso de producción se es capaz de conseguir una actividad totalmente sostenible y, a pesar del coste de la inversión inicial, se puede conseguir una gran rentabilidad. En España y, en concreto, en las Islas Canarias que será el lugar donde se ubicará este proyecto, las condiciones climatológicas son ideales para la producción de energía a través de energías renovables. La energía debido a las constantes mareas (mareomotriz), las instalaciones eólicas por culpa de los vientos alisios que llegan y, por su puesto, las diferentes tecnologías solares hacen de Canarias un lugar estratégico para poder avanzar hacia la sostenibilidad e independencia energética.

2. Definición del proyecto. Se trata de una planta solar de 41,760 kWp que cuenta con 72 módulos de 580 Wp puestos en 12 filas de 6 paneles, cada una, en serie. A través de esta instalación se podrá conseguir alrededor de 200 kWh/día, cantidad superior a los 149,3 kWh/día que se necesitan de media para autoabastecer los edificios de la instalación. 10 Tras estudiar los diferentes modelos posibles y las diferentes opciones que se tenían disponibles, se ha decidido por contar con paneles monofaciales monocristalinos y un sistema de soporte fijo. Esto se debe a la limitación existente de espacio, ya que un sistema de seguimiento debería contar con una mayor distancia entre los strings. Lo mismo sucede con la opción de los paneles bifaciales, además del inconveniente del alto precio, por lo que la opción escogida era en términos de rendimiento y económicos, la más viable. Para poder utilizar la energía producida en aquellos momentos en los que las instalaciones la requieran, se empleará un sistema de almacenamiento de 500 kWh de capacidad. Por otro lado, las baterías aportan la ventaja adicional de poder emplear la energía almacenada en estos equipos en aquellas situaciones en las que, por condiciones climatológicas, los módulos fotovolaicos no seas capaces de producir suficiente energía para cubrir la demanda. Se ha decidido escoger una batería de 500 kWh de capacidad debido a que esta sería, aproximadamente, la energía demandada durante tres días por los edificios de la finca que se aprovechará de la instalación. La instalación, a parte de los paneles solares y las baterías, estará compuesta por un convertidor DC/DC y un inversor DC/AC, como elementos principales de la instalación. El convertidor DC/DC tiene como función ajustar la corriente continua de la instalación a las baterías y viceversa. Por otro lado, el inversor DC/AC trabaja para convertir, a través de un PWM, la corriente continua a alterna y ajustarla en tensión y frecuencia a la de la red de distribución. Finalmente, el proyecto verterá la energía excedentaria a la red pero no estará acogida al plan de compensación al tratarse de una instalación que no debería necesitar absorber energía de la red, excepto en momentos puntuales, como podría ser debido a una avería en la propia instalación.

This project wants to put numbers on the viability of the technology known as agrovoltaic. It is a solar installation to be located in the southwest of Gran Canaria with an annual consumption of 54,493 kWh and will have 72 solar panels of 580 Wp and a storage system of 500 kWh capacity, capable of supplying energy to the farm for three consecutive days. 1. Introduction. Due to the transition towards a more ecological and sustainable form of production in which the world is nowadays immersed, it has been decided to carry out a project through which solar energy and its storage in batteries will be the basis of the project. The objective is to design an energy production system that is capable of generating 25% more energy per day than is needed by the buildings that will benefit from the energy produced. This percentage is mainly to have the option of storing and, in the event of the batteries being full, discharging the surplus energy to the grid. Through this production process it is possible to achieve a totally sustainable activity and, despite the cost of the initial investment, a great profitability can be achieved. In Spain and, specifically, in the Canary Islands, where this project will be located, the weather conditions are ideal for the production of energy through renewable energies. The energy due to the constant tides (tidal), the wind installations due to the trade winds that arrive and, of course, the different solar technologies make the Canary Islands a strategic place to move towards energy sustainability. 2. Project definition. It is a 41,760 kWp solar plant with 72 modules of 580 Wp placed in 12 rows of 6 panels each, in series. Through this installation it will be possible to obtain around 200 kWh/day, 15 an amount higher than the 149.3 kWh/day needed on average to self-supply the buildings of the installation. After studying the different possible models and the different options available, it was decided to use monocrystalline monofacial panels and a fixed support system. This is due to the existing space limitation, since a tracking system would have to have a greater distance between the strings. The same applies to the option of bifacial panels, in addition to the disadvantage of the high price, so the option chosen was, in terms of performance, the most viable. In order to be able to use the energy produced at those times when the facilities require it, a 500 kWh capacity storage system will be used. On the other hand, the batteries provide the additional advantage of being able to use the energy stored in this equipment in those situations in which, due to weather conditions, the solar installation is not able to produce enough energy to cover the demand. It has been decided to choose a 500 kWh battery capacity because this would be approximately the energy demanded for three days by the buildings on the farm that will be used in the installation. The installation, apart from the solar modules and batteries, will be composed of a DC/DC converter and a DC/AC inverter as the main elements of the installation. The function of the DC/DC converter is to adjust the direct current from the installation to the batteries and vice versa. On the other hand, the DC/AC inverter works to convert through a PWM the direct current to alternating current and adjust it in voltage and frequency to that of the distribution network. Finally, the project will discharge the surplus energy to the grid but it will not be included in the compensation plan as it is an installation that should not need to absorb energy from the grid, except at specific moments, as it could be due to a breakdown in the installation itself.