Utilización de Sistema de Seguimiento Solar

En este caso se propone realizar el cálculo energético que corresponde a un parque que incorpora las características del equipamiento que existe instalado actualmente en el área del Frigorífico de Villa Clara, pero incorporando sistemas de seguimiento solar como el descrito en la tabla 2.3. El límite que se impone a este arreglo fotovoltaico es el de adecuarlo a un área de 10000 m2 (1.0 ha), que coincide con el espacio disponible en el parque actual, por lo que, de acuerdo con la distancia entre seguidores calculada, en 10000 m2 solo podrán montarse 80 seguidores como el descrito.

A continuación se muestran las tablas que reflejan los principales parámetros asociados al arreglo fotovoltaico de la variante # 1, en las que se tienen en cuenta los cálculos efectuados anteriormente, referidos al sistema de seguimiento descrito y adaptados al área disponible, por lo que la potencia pico de cálculo es de 888.00 kWp, o sea, 80 seguidores con 60 paneles de 185 Wp cada uno.

Tabla 2.6: Valores de generación de electricidad e irradiación esperados para cada mes con sistema de seguimiento solar. Valores de productividad y factor de rendimiento calculados para la variante # 1.

Mes Generación calculada (kWh) Irradiación calculada (kWh/m²) Yf (kWh/kWp) Yr (kWh/m²) FR (Yf/Yr) Por unidad % Enero 136589.54 262.68 153.81 262.68 0.58 58.55 Febrero 142194.46 300.96 160.12 300.96 0.53 53.20 Marzo 163273.85 330.00 183.87 330.00 0.56 55.72 Abril 151332.92 344.52 170.42 344.52 0.49 49.46

51 En los cálculos realizado se tuvo en cuenta el incremento de la captación de la irradiación solar en un 32 % y la generación calculada se corresponde con la productividad real del parque de estructuras fijas por la potencia pico del nuevo arreglo afectada por el incremento asumido.

Como puede verse el factor de rendimiento global (FR) no se modifica con respecto al parque de estructuras fijas, esto está dado porque en el análisis partimos de mantener los mismos paneles, inversores y otros elementos que son los que determinan la eficiencia del sistema.

En la tabla 2.7 se muestran los principales parámetros que permiten comparar el sistema fotovoltaico existente de estructuras fijas con el de seguimiento solar descrito en el arreglo fotovoltaico que responde a la variante # 1:

Tabla 2.7: Análisis comparativo entre el sistema FV existente y otro con seguimiento solar variante # 1.

Mayo 157668.92 370.92 177.55 370.92 0.48 47.86 Junio 144144.00 323.40 162.32 323.40 0.50 50.20 Julio 173508.92 361.68 195.39 361.68 0.54 54.02 Agosto 158643.69 318.12 178.65 318.12 0.56 56.16 Septiembre 144265.85 286.44 162.46 286.44 0.56 56.71 Octubre 144875.07 245.52 163.15 245.52 0.66 66.44 Noviembre 123186.46 275.88 138.72 275.88 0.50 50.28 Diciembre 128913.23 211.20 145.17 211.20 0.68 68.74 Total anual 1768596.92 3631.44 1991.66 3631.44 0.55 54.84 Parámetros de estudio Sistema sin seguimiento solar (SSS) Sistema con seguimiento solar (CSS) Área total disponible (ha) 1.00 1.00 Cantidad de seguidores solares (U) 0 80

52 Como puede observarse las horas de sol equivalente o productividad final del sistema con seguimiento solar (Yf) se incrementan en un 32 % de acuerdo con la premisa del estudio, sin embargo el incremento de la generación promedio anual del parque según el arreglo estudiado en esta variante, es de un 21.84 %, esto viene dado porque el área que ocupará el nuevo parque está limitada a 10000 m2 (1 ha) y no permite la instalación del 100 % de los paneles del parque actual. En este arreglo se montan solo 80 seguidores solares de las características descritas, impidiendo la instalación de 400 paneles solares respecto a los instalados actualmente en el parque de estructuras fijas.

Variante # 2

En esta variante se mantienen las características técnicas del equipamiento eléctrico instalado actualmente en el área del Frigorífico de Villa Clara y la incorporación del sistema de seguimiento solar descrito en la tabla 2.3. El límite que se impone a este arreglo fotovoltaico es el de emplear todos los paneles (5200 unidades) existentes en el parque actual de estructuras fijas, independientemente del área que abarque el arreglo, que, de acuerdo con los cálculos mostrados anteriormente, se compone de 87 seguidores solares, de ellos 86 con 60 módulos fotovoltaicos y uno con 40 módulos de 185 Wp cada uno, para una potencia pico total de 962.00 kW. Este arreglo conforma una matriz de ocho columnas y 11 filas.

Cantidad de inversores a instalar (U) 52 48 Potencia pico instalada (kWp) 962.00 888.00 Yr: Productividad de referencia. Promedio

anual (kWh/m²) 2751.00 3631.44

Yf: Productividad final promedio anual

(kWh/kWp) 1508.83 1991.66

FR: Factor de rendimiento global (%) 54.84 54.84 Generación calculada del parque. Promedio

53 Atendiendo a la misma estructura de cálculos mostrada en la Variante # 1, a continuación se muestran las tablas que reflejan los principales parámetros de diseño y cálculo del arreglo fotovoltaico de la Variante # 2.

En la tabla 2.8 se muestran los resultados esperados del comportamiento mensual de los principales parámetros de irradiación solar y generación eléctrica para el arreglo fotovoltaico que responde a la variante # 2 en estudio.

Tabla 2.8: Valores de generación de electricidad e irradiación esperados para cada mes con sistema de seguimiento solar. Valores de productividad y factor de rendimiento calculados para la variante # 2.

Al igual que en la Variante # 1 se tuvo en cuenta el incremento de la captación de la irradiación solar en un 32 % y la generación calculada se corresponde con la productividad real del parque de estructuras fijas por la potencia pico del nuevo arreglo afectada por el incremento asumido.

Mes Generación calculada (kWh) Irradiación calculada (kWh/m²) Yf (kWh/kWp) Yr (kWh/m²) FR (Yf/Yr) Por unidad % Enero 147965.22 262.68 153.81 262.68 0.58 58.55 Febrero 154035.44 300.96 160.12 300.96 0.53 53.20 Marzo 176882.94 330.00 183.87 330.00 0.56 55.72 Abril 163944.04 344.52 170.42 344.52 0.49 49.46 Mayo 170803.10 370.92 177.55 370.92 0.48 47.86 Junio 156151.84 323.40 162.32 323.40 0.50 50.20 Julio 187965.18 361.68 195.39 361.68 0.54 54.02 Agosto 171861.30 318.12 178.65 318.12 0.56 56.16 Septiembre 156286.52 286.44 162.46 286.44 0.56 56.71 Octubre 156950.30 245.52 163.15 245.52 0.66 66.44 Noviembre 133448.64 275.88 138.72 275.88 0.50 50.28 Diciembre 139653.54 211.20 145.17 211.20 0.68 68.74 Total anual 1915976.92 3631.44 1991.66 3631.44 0.55 54.84

54 En la tabla 2.9 se muestran los principales parámetros que permiten comparar el sistema fotovoltaico existente de estructuras fijas con el de seguimiento solar descrito en el arreglo fotovoltaico que responde a la variante # 2:

Tabla 2.9: Análisis comparativo entre el sistema FV existente y otro con seguimiento solar variante # 2.

De los resultados mostrados puede observarse que las horas de sol equivalente o la productividad final del sistema con seguimiento solar (Yf), en ambas variantes, se incrementan en un 32 % de acuerdo con la premisa del estudio, asimismo el incremento de la generación promedio anual del parque, según el arreglo estudiado en esta variante # 2, también ascienda al 32 %, esto está determinado porque en esta variante la potencia pico coincide con la del parque de estructuras fijas existentes, es decir el estudio se realiza con el 100 % de los módulos instalados actualmente independientemente del incremento del área de ocupación del parque.

Parámetros de estudio Sistema sin seguimiento solar (SSS)

Sistema con seguimiento solar (CSS)

Área total disponible (ha) 1.00 1.10

Cantidad de seguidores solares (U) 0 87

Cantidad de paneles a instalar (U) 5200 5200 Cantidad de inversores a instalar (U) 52 52

Potencia pico instalada (kWp) 962.00 962.00 Yr: Productividad de referencia.

Promedio anual (kWh/m²) 2751.00 3631.44 Yf: Productividad final promedio anual

(kWh/kWp 1508.80 1991.66

FR: Factor de rendimiento global (%) 54.84 54.84 Generación calculada del parque.

55 Variante # 3

Una posible variante 3 podría estar enfocada en evaluar el ahorro en la inversión inicial y período de recuperación del proyecto partiendo de determinar la cantidad de módulos fotovoltaicos y el área de ocupación requerida para obtener la misma producción de energía que inyecta a la red el parque fotovoltaico existente, pero incorporando seguidores solares.

En este caso, partiendo del incremento estimado de captación de la radiación solar en hasta un 32 % con el uso de seguidores solares, se determinó que para lograr la misma energía eléctrica promedio anual producida por el parque fotovoltaico actual de estructuras fijas debe implementarse un parque con sistema de seguimiento solar con las características siguientes:

Tabla 2.10: Análisis comparativo entre el sistema FV existente y otro con seguimiento solar variante # 3.

Independientemente de que en próximo epígrafe se muestre el análisis financiero de esta variante, a primera vista se puede valorar que el ahorro no es significativo ya que los 1260 paneles que no se instalan y su estructura correspondiente para el sistema fijo no compiten en valores con las estructuras y precios del sistema de

Parámetros de estudio Sistema sin seguimiento solar (SSS) Sistema con seguimiento solar (CSS)

Área total disponible (ha) 1.00 0.90

Cantidad de seguidores solares (U) 0 66

Cantidad de paneles a instalar (U) 5200 3940 Cantidad de inversores a instalar (U) 52 40

Potencia pico instalada (kWp) 962.00 728.79 Yr: Productividad de referencia. Promedio anual

(kWh/m²) 2751.00 3631.44

Yf: Productividad final promedio anual (kWh/kWp 1508.80 1991.66 FR: Factor de rendimiento global (%) 54.84 54.84 Generación calculada del parque. Promedio anual

56 seguimiento solar, por otra parte el espacio que se ahorra de 100 m2 no constituye un área significativa.

Como conclusión parcial se muestra la tabla resumen de las tres variantes analizadas anteriormente:

Tabla 2.11: Análisis comparativo entre el sistema FV existente y las tres variantes analizadas con seguimiento solar.