Estudi de viabilitat per diferents mètodes d’aprofitament de l’excedent solar d’una instal·lació fotovoltaica situada en una granja

Abstract

Després d’observar la gran quantitat d’energia que es dissipa en instal·lacions solars per no aprofitar l’excedent solar que es produeix en les hores de baix consum, s’ha estudiat la viabilitat tècnic/econòmica de diferents mètodes d’aprofitament d’aquest. En concret s’ha estudiat el cas d’una granja fictícia ubicada a la localitat de Sant Aniol de Finestres. Per aquesta granja s’ha creat un model energètic del seu consum per poder mesurar la quantitat d’energia que aconseguim aprofitar i la que es converteix en excedent, i en el cas de no utilitzar-la, la perdríem. A través d’un estudi realitzat pel ministeri de Castella s’han obtingut els consums mitjans dels principals elements d’una granja de boví. Amb aquests consums anuals, considerant que el funcionament de la granja és constant durant cada dia de l’any, s’ha obtingut el gràfic diari de la demanda d’electricitat. Aquest gràfic ens ha servit per un cop fet el dimensionament solar, conèixer la quantitat d’energia d’excedent que obtindrem pels diferents mesos de l’any. Per conèixer aquest excedent s’ha creat un model energètic solar en Excel basat en la taula d’irradiació solar obtinguda de l’Atles de Radiació Solar de Catalunya. S’ha escollit la taula de les diferents radiacions que obtindríem diàries en una coberta de 30º d’inclinació i orientada completament al Sud. Aplicant els diferents rendiments dels elements d’una instal·lació solar s’ha obtingut la corba diària de potència que generarà una instal·lació fotovoltaica de X panells. Sobreposant el gràfic de consum diari de la granja amb el de producció del sistema fotovoltaic, s’ha pogut obtenir la quantitat d’energia produïda que podrem auto consumir i la quantitat excedent que quedarà fora del nostre rang de consum. Per poder dimensionar el nombre de panells s’ha realitzat diverses iteracions per observar el comportament del sistema per un nombre determinat de plaques fins a arribar a l’opció proposada de 44 panells. Amb l’opció de 44 panells s’ha obtingut una autosuficiència anual del 58% del total de l’energia produïda, per tant en el cas de no utilitzar cap mètode d’aprofitament estaríem desestimant el 42% restant. Per intentar aprofitar aquest excedent s’ha analitzat tres sistemes. S’ha fet un anàlisis econòmic de la instal·lació fotovoltaica sola amb el sistema d’injecció zero on al no disposar de cap mecanisme d’aprofitament desaprofitaríem els excedents que es produirien. Per fer l’anàlisi s’ha calculat l’amortització de la instal·lació, per poder calcular el cost s’ha obtingut pressupost del Col·lectiu-Solar on a partir d’una compra col·lectiva de panells s’obté un 40% de descompte respecta els preus normals de mercat, d’aquesta manera s’ha pogut millorar les condicions de retorn de la inversió. El primer sistema estudiat és la utilització d’aquesta quantitat d’energia sobrant per fer funcionar un grup de bombeig i poder acumular un volum d’aigua en un dipòsit situat en un cert desnivell, aquesta quantitat d’aigua acumulada s’utilitzaria en les hores de baixa producció. Reconvertint l’energia potencial que tindria en energia elèctrica amb una mini turbina hidràulica. S’ha dimensionat els diferents elements de la instal·lació realitzant els càlculs necessaris obtenint l’opció de dues bombes connectades en paral·lel que podrien arribar a acumular un total de 245700 litres diaris, aquesta quantitat d’energia acumulada es reconvertiria amb una turbina de 5 kW de potència durant les hores de la tarda on tenim un pic de consum. Per poder fer l’anàlisi de viabilitat econòmica s’ha creat un Excel d’amortització per calcular els anys de retorn de la inversió. S’ha tingut en conta el preu del kWh que pagaríem per una tarifa de més de 10 kW trifàsica amb discriminació horària, juntament amb el cost de la instal·lació i en aquest cas els costos variables extres que es produeixen en la necessitat d’estirar una quantitat d’electricitat de la companyia extra per fer funcionar el grup de bombeig. El segon sistema estudiat és l’aprofitament mitjançant un grup de bateries. S’ha realitzat el dimensionament de la instal·lació calculant el nombre de bateries necessàries per poder emmagatzemar el conjunt de l’excedent, juntament dels diferents elements que s’haurien d’incorporar en el sistema fotovoltaic per poder col·locar el grup de bateries. Per aquest sistema també s’ha utilitzat l’Excel d’amortitzacions per calcular l’estalvi anual i l’acumulat i conèixer la viabilitat, ja que el principal problema de les bateries és la vida útil que tenen. En aquest cas per l’amortització no s’ha hagut de posar cap cost extra variable i s’ha calculat l’estalvi directament dels kWh extra que ens podríem auto abastir. L’últim sistema analitzat és la venda d’excedents. Per aquest sistema s’ha fet un estudi d’antecedents històrics de les últimes dècades per conèixer la situació actual. A través de l’estudi dels diferents Reials Decrets s’ha obtingut un resum dels tràmits necessaris per poder donar d’alta una instal·lació solar i poder vendre l’excedent que es produís en la instal·lació. S’ha obtingut els preus per l’obtenció dels diferents tràmits requerits i s’ha utilitzat l’Excel d’amortització per obtenir la viabilitat. Per aquest sistema en l’amortització s’ha tingut en conta una diferència de preus kWh per calcular el benefici, ja que mentre els kWh auto consumits l’estalvi és el del preu de la tarifa elèctrica de la companyia, els beneficis que obtenim amb la venda de l’excedent està marcat per el preu del pool elèctric Espanyol. També s’ha tingut en conta un cost variable produït per la taxa d’accés a la xarxa elèctrica on tenim un càrrec per kW injectat. Referent aquest últim sistema d’aprofitament i a caus que la tendència en anar cap a aquesta opció, s’ha estudiat la viabilitat que obtindríem en el cas que es tingués balanç net. Per aquesta opció també s’ha fet un Excel d’amortització i poder comparar-la amb les altres opcions