Modelado sistemas fotovoltaicos

UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID

ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIEROS DE TELECOMUNICACIÓN

TESIS DOCTORAL

EDIFICIOS FOTOVOLTAICOS CONECTADOS A LA RED ELÉCTRICA: CARACTERIZACIÓN Y ANÁLISIS

Autora: ESTEFANÍA CAAMAÑO MARTÍN Director: EDUARDO LORENZO PIGUEIRAS Madrid, Marzo 1998

UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID
ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIEROS DE TELECOMUNICACIÓNDEPARTAMENTO DE ELECTRÓNICA FÍSICA

TESIS DOCTORAL: EDIFICIOS FOTOVOLTAICOS CONECTADOS A LA RED ELÉCTRICA: CARACTERIZACIÓN Y ANÁLISIS
Autora Estefanía Caamaño Martín Ingeniera de Telecomunicación Director D. Eduardo Lorenzo Pigueiras Catedrático del Departamento de Electrónica Física TRIBUNAL NOMBRADO PARA JUZGAR LA TESIS DOCTORAL CITADA: Presidente D. Antonio Luque López Catedrático de la UniversidadPolitécnica de Madrid Vocales D. Hansjörg Gabler Catedrático del Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme (Alemania) D. Antoni Lloret Orriols Directeur de Recherche du CNRS Laboratoire d’Analyse et d’Architecture des Systèmes du CNRS, Toulouse (Francia) D. Manuel Alonso Castro Gil Profesor Titular de la E.T.S.I. Industriales de la U.N.E.D. Secretario D. José María Ruiz Pérez Catedrático de laUniversidad Politécnica de Madrid Suplentes D. Gabriel Sala Pano Catedrático de la Universidad Politécnica de Madrid D. Juan Peire Arroba Catedrático de la E.T.S.I. Industriales de la U.N.E.D. Este tribunal acuerda otorgar la calificación de: Apto cum laude por unanimidad Madrid, 3 de Marzo de 1998

ÍNDICE
Página NOMENCLATURA SIMBOLOGÍA I III

CAPÍTULO 1. INTRODUCCIÓN Y OBJETIVOS 1.1.Introducción 1.1.1. Descripción general de un EFCR 1.1.2. Estado del arte de los EFCR 1.2. Objetivos 1.3. Estructura de la tesis 1 1 3 7 8

CAPÍTULO 2. GENERACIÓN DE ENERGÍA EN EFCR 2.1. Introducción 2.1.1. Parámetros característicos en EFCR 2.1.2. Modelado de EFCR 2.2. Emplazamiento del sistema 2.2.1. Superficies utilizables 2.2.2. Modelado de la irradiación solar incidente 2.2.3. Distribución de lairradiación solar 2.2.4. Sombreado del generador. Método de estimación 2.2.4.1. Fundamentos teóricos 2.2.4.2. Descripción del método 2.2.4.3. Ejemplo. Valoración y aplicaciones. 2.3. El Generador fotovoltaico 2.3.1. Caracterización eléctrica de módulos y generadores 2.3.2. Fenómenos de segundo orden 2.3.2.1. Transmitancia de un módulo fotovoltaico 2.3.2.2. Efecto espectral 2.3.2.3. Eficiencia ynivel de irradiancia. Suciedad 9 10 11 12 13 13 15 16 16 19 23 24 25 28 29 30 31

Página 2.3.2. Fenómenos de segundo orden (cont.) 2.3.2.4. Modificador del ángulo de incidencia 2.3.2.5. Efecto de la temperatura 2.4. El inversor 2.4.1. Caracterización de inversores 2.4.1.1. Seguimiento del punto de máxima potencia 2.4.1.2. Eficiencia de conversión 2.4.1.3. Calidad del suministro. Fiabilidad 2.5.Seguridad en la instalación 2.6. Tamaño relativo generador-inversor 2.7. Generación de energía en EFCR 2.7.1. Datos de partida 2.7.2. Estimación de la energía esperable de la ubicación óptima 2.7.3. Estimación de la energía esperable del EFCR 2.8. Caso de estudio: el EFCR del IES 2.8.1. Descripción de la instalación 2.8.1.1. Emplazamiento del sistema 2.8.1.2. Generador fotovoltaico 2.8.1.3. Inversor2.8.1.4. Seguridad 2.8.1.5. Sistema automático de adquisición de datos 2.8.2. Caracterización del sistema fotovoltaico 2.8.2.1. Generador fotovoltaico 2.8.2.2. Inversor 2.8.2.3. Tamaño relativo generador-inversor 2.8.3. Resultados operativos y análisis de flujo energético 2.8.4. Discusión de resultados 2.8.4.1. Aplicación del método 2.8.5. Conclusiones 32 34 37 39 40 41 47 48 48 54 54 55 55 56 5656 57 58 59 59 60 60 62 68 69 75 75 78

CAPÍTULO 3. CONSUMO DE ENERGÍA EN EFCR 3.1. Introducción 3.2. Modelado del Balance energético en EFCR 3.2.1. Influencia del perfil de consumo 3.2.2. Influencia del lugar geográfico 3.3. Aplicación de los resultados 3.3.1. Optimización y planificación de EFCR 3.4. Conclusiones

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CAPÍTULO 4. VALORACIÓN DE LOS EFCR 4.1....