Fotovoltaica: complemento perfecto para grupos electrógenos

KRANNICHSOLAR FOTOVOLTAICA: COMPLEMENTO PERFECTO PARA

GRUPOS ELECTRÓGENOS. PASADO Y FUTURO

Arturo Andrés Perales,

Responsable del departamento técnico de Krannich Solar

ÍNDICE

1. Introducción• Grupo Krannich• Hibridación fotovoltaica-diesel de un vistazo

2. Sistemas híbridos con acumulación• Razones de ser un complemento perfecto

2

• Costes• Ejemplos

3. Sistemas híbridos sin acumulación• Razones de ser un complemento perfecto • Ánalisis de costes• Ejemplos

4. Resumen

COMPROMISO TOTAL DEL GRUPO

3Oficina de Krannich Solar Representación comercial de Krannich Solar

Países Bajos2013

Melbourne 2012

España

Valencia 2004 Tesalónica 2007

Atenas 2009

Lyon 2008

ItaliaTurín 2006

Bolonia 2009Brno 2009 Reading 2010Gante 2010

Estados UnidosNueva Jersey 2005

California 2013

Grecia Francia República Checa Bélgica Reino Unido Australia

Stuttgart 1995

Múnich 2008

Coblenza 2011

Wurzburg 2011

Bremen 2012

AustriaWels 2012

DinamarcaTommerup

2013

SuizaBaden 2013

JapónNagoya 2013

Alemania

DATOS IMPORTANTES

POTENCIA COMERCIALIZADA

(EN MW) 42

20

250

300

350

400

4

5 9 12 15 12 2558

103

211 190

285325

1 6 18

32

18

3940

0

50

100

150

200

250

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013

Resto del grupo Krannich Solar España

TODO POR LA REVOLUCIÓN ENERGÉTICA

•Módulos solares

•Sistemas de montaje

•Inversores

CARTERA DE PRODUCTOS

5

•Autoconsumo

•Sistemas de comunicación

•Bombeo solar

•Sistemas híbridos

•Accesorios

EVOLUCIÓN DEL MERCADO OFFGRID EN KRANNICH ESPAÑA

6

Pequeños sistemas aislados

Sistemas híbridos con acumulación

Sistemas híbridos sin acumulación

AndorraAngola*Algeria*Australia*BelgiumBrazil*

Great BritainGreeceGuinea Bissau*IndiaIsraelItaly

Mozambique*Nigeria*Pakistan*PanamaParaguay*Peru*

SUMINISTRO POR PAÍSES DE KRANNICH ESPAÑA

77

Brazil*BulgariaCape Verde*Costa Rica*Chad*Chile*DenmarkEcuadorFranceGambia*Germany

ItalyIvory Coast*JordanKenya*Congo*Libya*MaltaMauritius*Mauritania*MexicoMorocco*

Peru*Portugal*RomaniaSenegal*South Africa*Spain*SwitzerlandTunisia*Turkey*UAE

* Sistemas híbridos

TIPOS DE SISTEMAS HÍBRIDOS FOTOVOLTAICO-DIESEL

SISTEMA HÍBRIDO CON ACUMULACIÓN SISTEMA HÍBRIDO SIN ACUMULACIÓN

88

LCOE TECNOLOGÍA FOTOVOLTAICA

El LCOE* de la tecnología FV esta basada en la siguiente formula:

99

Io InversiónAt Costes de operación y mantenimientoMt,el Energia Producida kWhi Tasa de descuento 4%t Años (Para la fotovoltaica 25)

El LCOE de generadores diesel puede llegar a 0,45€/kWh

LCOE*= Levelized cost of electricity

SEGMENTACIÓN DE MERCADO FV / DIESEL

1010

SISTEMA HÍBRIDO FOTOVOLTAICO-DIESEL CON ACUMULACIÓN

� Compuesto por: Paneles fotovoltaicos, grupoelectrógeno, baterías e inversores

� Instalaciones <300kW

� Sin conexión a red o red inestable

1111

� Sin conexión a red o red inestable

� El inversor de aislada es el componente principal:

• Forma la microred (V,Hz) y controla la producción FV

• Convierte DC/AC y AC/DC

• Controla el proceso de carga de la bateriapara alargar su vida útil

CONTEXTO TÍPICO

1

2

3

4

5

6

7

8

RESIDENCIAL

kW

Característica principal:

- Picos de consumo- Inexistencia de un red eléctrica fiable

1212

0

1

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25

0

2

4

6

8

10

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23

RESTAURACIÓN HOTEL

0

5

10

15

20

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23

kWkW

¿POR QUÉ COMPLEMENTO PERFECTO?

Sistema híbrido de 16kW en Mauritania, promedio de curva de carga, uso de batería y generador diésel, % Inclusión FV de 35%.

1.- OPTIMIZACIÓN DEL USO DEL GRUPO ELECTRÓGENO:

1313

Con la FV y el banco de baterías se cubre la principalmente demanda del mediodía el generador diésel los picos de potencia

• Aumenta el rendimiento

• Se reduce el número de horas


1.- OPTIMIZACIÓN DEL USO DEL GRUPO ELECTRÓGENO:

1414

• Se reduce el número de horas de funcionamiento

• Aumenta su vida útil

Se recomienda usar el grupo electrógeno con un factor de carga superior al 40%

Aumento del consumo de diésel en función de la carga

2.- DISPONIBILIDAD:

• 230V/400V 24h/365d

• Posibilidad de sumar potencia del


Esquema instalación con generador como apoyo

1515

• Posibilidad de sumar potencia del generador con la del sistema, por ejemplo:

Inversor 3kVA con una corriente de entrada máxima de 50A(3000 / 230 = 13A)

Salida: 50 + 13 = 63AFuente: GENERGY

3.- OPTIMIZACIÓN DE LAS BATERIAS:

- Reduce su capacidad y por tanto la inversión inicial

Número de ciclos


1616

inversión inicial

- Optimiza la carga compensatoria cada x ciclos

- Evita descargas profundas

Debido al coste inicial (20-30%), se recomienda diseñar el banco de baterías para que duren entre 6-10 años

Profundidad de descarga

4.- MAYOR INDEPENDENCIA FRENTE A SUBIDAS DE PRECIO DE COMBUSTIBLE

Análisis de costes y retorno de inversión de un sistema 60 kWp en Ecuador con 93% de inclusión FV.


1717

Fuente: IEA

TÍPICA DISTRIBUCIÓN DE COSTES DE UN SISTEMA HÍBRIDO CON ACUMULACIÓN

1818

El coste real de la instalación de un sistema híbrido de PV / diésel está en el intervalo de 2500 - 4000 EUR / kWp dependiendo del tamaño y la localización.

*El coste no incluye ninguna red de baja o media tensión

EJEMPLO 1 : RESTAURANTE EN IBIZA

Datos iniciales:

- Consumo diario aproximado: 300 kWh- Generador diésel 50kVA- Coste combustible: 1,04 €/l

Configuración propuesta:

1919


- Pot. FV: 45 kWp- Inv. Aislada: 6 x SI 5048 (30kW)- Inv. Red: 2 x STP15000 + 1 x STP10000- 1 Multicluster 12.3- Acumulador: 288kWh

Porcentaje de inclusión fotovoltaica: 52%Coste aproximado: 3000€/kWpHan reducido el gasto de combustible medio mensual de 5000€ a 800€

Fuente: SMA


80%

2020

30% 40%


2121

EJEMPLO 2: HOTEL RURAL EN TOLEDO

Datos iniciales:

- Consumo diario aproximado: 100 kWh- Generador diésel 40 kVA- Coste combustible: 1,04 €/l


2222


- Pot. FV: 18 kWp- Inv. Aislada: 3 x SI 5048 (15kW)- Inv. Red: 1 x STP17000- 1 Multicluster 6.3- Acumulador: 120 kWh

Porcentaje de inclusión fotovoltaica: 63%Coste aproximado: 3200 €/kWp

EJEMPLO 3: HOTEL EN GAMBIA

Datos iniciales:

- Generador diésel 120 kVA- Red eléctrica inestable - Coste combustible: 1,04 €/l


Mes A·h/day Wh/day Wh/month

Enero 10166,7 488000,0 15128000,0

Febrero 10166,7 488000,0 13664000,0

Marzo 8041,7 386000,0 11966000,0

Abril 8041,7 386000,0 11580000,0

Mayo 7916,7 380000,0 11780000,0

2323


- Pot. FV: 60 kWp- Inv. Aislada: 9 SI8.0H (54kW)- Inv. Red: 4 x STP15000- 1 Multicluster 12.3- Acumulador: 270 kWh

Porcentaje de inclusión fotovoltaica: 60%Coste aproximado: 3780 €/kWpRetorno de la inversión estimado: 8 años

Mayo 7916,7 380000,0 11780000,0

Junio 7437,5 357000,0 10710000,0

Julio 7437,5 357000,0 11067000,0

Agosto 7437,5 357000,0 11067000,0

Septiembre 6895,8 331000,0 9930000,0

Octubre 6895,8 331000,0 10261000,0

Noviembre 6895,8 331000,0 9930000,0

Diciembre 10166,7 488000,0 15128000,0

TOTAL Wh/año 142211000,0

SISTEMA HÍBRIDO FOTOVOLTAICO-DIESEL SIN ACUMULACIÓN

� Compuesto principalmente por uno o varios grupos electrógenos, panelesfotovoltaicos, sistema de control y monitorizacióne inversores

� Una comunicación rápida entre los componentes del sistema para controlar y gestionar la

2424

del sistema para controlar y gestionar la energía, la sincronización y el funcionamiento en paralelo

� Configuración inicial del sistema, establecimiento de los puntos de ajuste y parámetros

� Monitorización del estado y el rendimiento de los componentes individuales y de todo el sistema

� Hasta X MW

� El generador o generadores diesel, se encargande formar la red

CONTEXTO TÍPICO

INDUSTRIAL

1000

1200

1400

1600

Características principales:

- Consumos continuos y elevados

2525

0

200

400

600

800

1000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

kW

elevados

- Inexistencia de un red eléctrica fiable

5.- AHORRO ECONÓMICO Y MÁS SOSTENIBILIDAD

Ejemplo de industria en Líbano:

- 6 generadores 600 kVA- Promedio de carga 2 MW

Simulación del rendimiento en un día normal:

- 2.500 kWh de energía FV producida- 714 litros de fuel ahorrados


2626

- Promedio de carga 2 MW

Propuesta:

- Potencia FV: 505 kWp en sistema fijo- Sistema “SMA FUEL SAVE CONTROLLER”- 23 inversores STP 20000TL

5.- AHORRO ECONÓMICO Y MÁS SOSTENIBILIDAD

- Rendimiento FV específico:1.800 kWh/kWp

- Coste del sistema FV: 1.600 €/kWp

Flujo de caja: Proyecto hibridación industria en Líbano


2727

- Coste combustible: 0,75 €/l

- Energía FV producida al año: 909.000 kWh

- Eficiencia estimada del generador : 3,5 kWh/l

- Financiación FV: 70% deuda(con 7% de interés y 5 años de amortización)

Se asume el 100% del consumo FV posible.

- Retorno de la inversión de 5 años

- Alrededor de 260.000 litros de combustible y 780 Tn de CO2 ahorrados al año

¿COMO CALCULAR EL AHORRO EN LITROS DEL SISTEMA?

2828

Ejemplo: LíbanoRendimiento FV: 1800 Kwh / kwpPot. Instalada: 505kwp

5.- MODULAR


505 kWp

2929

505 kWp

EJEMPLOS DE APLICACIONES

Agricultura y ganadería Industria en lugares remotos

3030

Abastecimiento enislas y lugares remotos

Centro de telecomunicaciones

Hoteles rurales

Electrificación rural

Fuente: Kaco

RESUMEN

El grupo electrógeno

- Ineficiencia cuando funciona con bajos factores de carga.- Es importante automatizar el arranque del generador cuando la carga

de las baterías es baja o cuando la potencia demandada es alta.

La energía solar fotovoltaica

Sistemas con acumulación

3131

La energía solar fotovoltaica

- Requiere almacenamiento cuando no se utiliza.- Importante inversión inicial.- Bajo coste de mantenimiento.- El inversor de aislada es el encargado de gobernar la red.

La combinación de ambas tecnologías ofrecen OPTIMIZACIÓN, DSIPONIBILIDAD, E INDEPENDENCIA ENERGÉTICA en miniredes locales de hasta 300 kW.

- La comunicación, el establecimiento de los puntos de ajuste, y la monitorización son elementos clave para la combinación de ambas tecnologías en este tipo de sistemas

- El generador o generadores diesel se encargan de formar la red

- Hasta X MW

RESUMEN

Sistemas sin acumulación

3232

- Hasta X MW

- Sistema modular

- Retorno de la inversión de 4-5 años, dependiendo del tamaño y localización

- Mayor independencia energética

- Importante reducción en emisiones de CO2

DATOS DE CONTACTO

Arturo AndrésResponsable Dpt. Técnico / Technical Dept. ManagerKrannich Solar S.L.U.

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Krannich Solar S.L.U.Tel.: +34 961 594 731

Email: [email protected]: http://krannich-solar.com

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