Branislav Schnierer
Aug 8, 2023
Ningún diseñador de centrales fotovoltaicas (FV) se propone diseñar un proyecto de bajo rendimiento. Sin embargo, la toma de decisiones durante la fase inicial de diseño de una planta fotovoltaica suele basarse en información imperfecta, lo que aumenta los riesgos técnicos y financieros del proyecto, acorta su vida útil y reduce su eficiencia.
Para diseñar proyectos fotovoltaicos óptimos, los diseñadores deben consultar datos de 1 minuto que ofrezcan la imagen más precisa del potencial y la producción de energía fotovoltaica de una planta, al tiempo que proporcionan una mayor seguridad financiera a los inversores en energía solar.
En este blog, exponemos 4 razones por las que los diseñadores de proyectos fotovoltaicos deben utilizar datos de 1 minuto durante la fase de diseño de una planta solar. Todos los valores simulados presentados en los gráficos se basan en datos estocásticos de 1 minuto, preparados por el algoritmo SYNGEN, datos de satélite de 15 minutos y datos de satélite agregados de 60 minutos.
Los módulos fotovoltaicos rara vez producen una potencia igual a su capacidad de salida. Por lo tanto, es una práctica común y a menudo económicamente ventajosa dimensionar un inversor para que tenga un rendimiento inferior al del campo fotovoltaico.
La relación entre la potencia máxima de un módulo FV notificada en condiciones de prueba estándar (STC) y la potencia nominal máxima de CA del inversor (o inversores) en condiciones de referencia se mide como la relación CC/CA. Los valores óptimos de la relación CC/CA dependen de la tecnología y el montaje del módulo fotovoltaico, la eficiencia del inversor, la ubicación geográfica, el nivel de radiación y la temperatura.
Influenciados por una información imperfecta durante la fase de diseño, muchos proyectos fotovoltaicos incorporan inversores innecesariamente grandes, lo que aumenta los costes totales del proyecto.
Como puede verse en la figura 1.1, los datos solares de 1 minuto proporcionan una lectura más precisa de la electricidad fotovoltaica producida (PVout) en comparación con los datos de 15 y 60 minutos. por tanto, los datos de 1 minuto facilitan la toma de decisiones más precisas sobre la compra de inversores, lo que reduce los costes totales del proyecto.
Figura 1.1: Salida FV simulada durante un día concreto: cálculo basado en datos de entrada de 1 minuto, 15 minutos y 60 minutos
La energía eléctrica anual simulada en el punto de conexión (POC) basada en datos de 15 minutos y 60 minutos podría dar lugar a una sobreestimación de la energía eléctrica de varios puntos porcentuales en comparación con el cálculo basado en datos de 1 minuto (Figura 1.2).
Figura 1.2: Diferencia entre la energía eléctrica anual simulada en el POC basada en datos de entrada de 15 y 60 minutos en comparación con los datos de entrada de 1 minuto
Cuando la relación CC/CA de un sistema solar es demasiado alta, aumenta la probabilidad de que el generador fotovoltaico produzca más potencia de la que puede gestionar el inversor.
En consecuencia, el inversor reducirá la potencia de salida en un proceso denominado recorte. Por ejemplo, con una relación CC/CA de 1,5 es probable que se produzcan pérdidas por recorte del 2-5%. En algunos casos, incluso más, lo que repercute en la eficiencia global y los resultados financieros de un proyecto.
En la mayoría de los casos, las simulaciones fotovoltaicas suelen subestimar las pérdidas por recorte cuando se utilizan datos de 15 ó 60 minutos, una tendencia preocupante que cada vez es más común con relaciones CC/CA mayores.
los datos de 1 minuto, como se muestra en la figura 1.1, no sólo ayudan a los diseñadores a capturar con precisión la relación óptima CC/CA de una planta solar, sino que, a su vez, perfeccionan esa relación para reducir las pérdidas económicas y de potencia causadas por los frecuentes recortes.
En la figura 2.1 pueden verse las pérdidas anuales por recorte para diferentes relaciones CC/CA calculadas a partir de diferentes resoluciones temporales.
Figura 2.1: Pérdidas anuales por recorte para diferentes relaciones CC/CA y resolución temporal
Dado que los datos de 1 minuto proporcionan una predicción solar más precisa de la potencia de salida y una mejor comprensión de las fluctuaciones de potencia, facilitan una relación más armoniosa entre los sistemas FV y las normas y reglamentos técnicos de los operadores de red. Por lo general, los problemas de calidad de la energía relacionados con los sistemas FV conectados a la red incluyen:
En comparación con los datos horarios o de 15 minutos, como se muestra en la figura 1.1, los datos de 1 minuto pueden mostrar con precisión las fluctuaciones de la potencia fotovoltaica. los datos de 1 minuto, representados en naranja, captan con precisión los cambios en la producción fotovoltaica, proporcionando a los operadores de la red una representación exacta de la potencia disponible.
A su vez, los datos de 1 minuto permiten a los diseñadores comprender mejor qué equipos serán necesarios para un proyecto, lo que ayuda a reducir las responsabilidades, tasas y otros cargos que pueden surgir si los sistemas conectados a la red no cumplen los estrictos requisitos de ésta.
En la misma línea, los datos 1-min ayudan a los diseñadores a diseñar sistemas que proporcionen servicios auxiliares, que ayudan a los operadores de la red a garantizar un suministro fiable de electricidad de calidad a sus consumidores.
Una posible solución para mitigar las fluctuaciones de potencia es utilizar un sistema adecuado (por ejemplo, un sistema de almacenamiento de energía) para suavizar las variaciones de la salida fotovoltaica. Para garantizar un control de suavizado eficaz, es necesario tener en cuenta los cambios rápidos en la producción fotovoltaica. En este caso, los datos de 1 minuto desempeñan un papel crucial. En la figura 3.1 se presenta un ejemplo de suavizado de salida FV para reducir las variaciones de potencia en el POC.
Figura 3.1. Ejemplo desuavizado de salidaFV para reducir lasvariaciones de potencia en el POC: Ejemplo de suavizado de la salida FV para reducir las variaciones de potencia en el POC
Por último, los datos de 1 minuto facilitan una mejor toma de decisiones a la hora de elegir un emplazamiento adecuado para la planta solar fotovoltaica.
Las ventajas de este sistema se notan sobre todo en zonas con frecuentes nubes intermitentes. Esto se debe a los efectos de borde de nube, que son un fenómeno común en la generación de energía fotovoltaica causada por el aumento repentino de la irradiancia debido a los reflejos de las nubes que pasan. Estas situaciones son típicas de las periferias de los sistemas de ciclones atmosféricos, que a menudo se desarrollan en los trópicos, las regiones monzónicas y también las regiones de latitudes medias.
Al proporcionar una imagen más detallada del potencial del emplazamiento, así como de las fluctuaciones y variabilidades de la irradiancia solar de un emplazamiento determinado, los datos de 1 minuto ayudan a los diseñadores a elegir las ubicaciones que mejor aprovechan el potencial de un proyecto para extraer la máxima energía del sol.
En la figura 4.1 se muestran las pérdidas anuales por recorte para la relación variable CC/CA calculada en función de diferentes resoluciones temporales para emplazamientos seleccionados. El nivel de variabilidad se calculó mediante la desviación estándar de la irradiancia global titulada (GTI).
Figura 4.1: Ejemplo de pérdidas por recorte para emplazamientos con diferente variabilidad de GTI y un nivel de PVout
En la figura 4.2 se muestra la diferencia entre la energía eléctrica anual prevista en el POC basada en datos de entrada de 15 y 60 minutos en comparación con datos de entrada de 1 minuto para distintos emplazamientos.
Cuanto mayor sea la variabilidad de PVout y GTI, mayor será el porcentaje de pérdidas por recorte (figura 4.1). El mayor porcentaje de inexactitud en el PVout anual (diferencia entre el PVout calculado utilizando datos de 1 minuto y utilizando datos de 15 minutos o de 60 minutos) se observa en el emplazamiento con una variabilidad media del PVout y media del GTI (figura 4.2).
Figura 4.2: Ejemplo de diferencias de PVout en el POC para emplazamientos con distinta variabilidad de GTI y un nivel de PVout
Para leer nuestra serie de blogs sobre datos de 1 minuto, haga clic en uno de los enlaces siguientes.
Para obtener más información sobre los datos de 1 minuto de Solargis, haga clic aquí: https://kb.solargis.com/docs/stochastic-1-minute-data-generation
