Cálculo de la rentabilidad de instalaciones de energía solar

Recientemente hemos hablado de la rentabilidad de los colectores parabólicos (ver aquí).

Hoy hablamos nuevamente de la rentabilidad de esta tecnología, centrándonos esta vez en los cálculos realizados según el Solar Advisor Model (SAM), desarrollado por U.S. Department of Energy´s (DOE) Solar Energy Technologies Program (SETP).

SAM es capaza de integrar la financiación, coste, y rendimiento de sistemas, y hace posible aplicar asunciones de costes y financiación en todas las tecnologías solares. El programa está diseñado a partir de una serie de asunciones que son apropiadas para las tres mercados de tecnologías solares típicas: residencial, comercial, y generación a escala comercial. Por ejemplo, el modelo puede mostrar como los costes nivelizados de la energía para la misma tecnología PV varían cuando se compran e instalan para uso doméstico, comercial o a escala de generación comercial. Si bien SAM se desarrolló inicialmente para planificación de DOE y SAI, el modelo es de interés para la industria. Es una herramienta valiosa para los usuarios de las tecnologías PV y CSP, especialmente en el área de la modelización del rendimiento.

. MODELO DE RENDIMIENTO BÁSICO

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Para calcular el coste nivelizado de la energía (levelized cost of energy, o LCOE) y otras métricas a nivel de sistema, SAM necesita conocer la producción de energía horaria y anual del sistema. Para propósitos de planificación del programa DOE, los investigadores necesitan conocer sus mejoras tecnológicas y el impacto en la métrica del sistema final. Pero esta herramienta es de gran utilidad para estudiar en detalle aplicaciones industriales y de generación distribuida. Dados los elevados costes de esta tecnología, cualquier esfuerzo en profundizar en la ingeniería de detalle será sin duda compensado por un incremento en el rendimiento de las instalaciones.

Detrás de la interface de usuario de SAM, actúan una serie de TRaNsient SYstem Simulation Program TRNSYS.

TRNSYS tiene la capacidad de usar una variedad de formatos de archivos de clima. SAM puede manejar TMY2 formats y EnergyPlus formats.

MODELOS PARA MÓDULOS FOTOVOLTAICOS El modelo SAM incluye actualmente cuatro modelos diferentes para representar el rendimiento de un módulo fotovoltaico. Éstos incluyen el Sandia Photovoltaic Array Performance Model, el modelo de cinco parámetros, y el modelo de eficiencia tanto para paneles planos como para sistemas de concentración. Todos los modelos tienen métodos escenarios diferentes.

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Sandia Photovoltaic Array Performance Model

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El Sandia Photovoltaic Array Performance Model fue desarrollado por Sandia National Laboratories-Alburquerque. El modelo es empírico e incluye efectos térmicos, eléctricos, espectro solar, y efectos ópticos. El modelo consiste en 10 ecuaciones diferentes interrelacionadas que toman una variedad de entradas incluyendo temperatura ambiente, radiación directa y difusa, características del módulo (para el cálculo de la temperatura de la célula), y configuración de la instalación. El modelo se ha probado extanamente y comparado con diferentes tecnologías. SAM usa ecuaciones para calcular el maximum-power-point (MPP) en cada hora de la simulación, pero el modelo también puede usarse para calcular los niveles de potencia y otros niveles de voltaje.

Dentro de SAM GUI, un usuario necesita sólo seleccionar un tipo de módulo actual, y aproximadamente 30 entradas son seleccionadas de una base de datos.

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CEC Performance Model

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Un segundo modelo ha sido añadido a SAM, CEC es el Californai Energy Commision. Este modelo se denomina como el modelo de "cinco parámetros". Este modelo fue desarrollado específicamente para permitir el uso de datos de fabricantes.

Single-point Efficiency Performance Model Como su nombre sugieres, este modelo requiere solo la eficiencia del módulo total y el tamaño, así como la entrada para calcular la salida de potencia del módulo. Potencia = eficiencia x área del módulo x radiación incidente Adicionalmente, el modelo incluye un algoritmos de corrección de temperatura basados en el Sandia Photovoltaic Array Performance Model. Este modelo se usa mejor en situaciones cuando el comportamiento del PV es desconocido. Concentrating Photovoltaic Module Model

SAM incluye una extensión del modelo del single-pint efficiency model para el uso de sistemas PV. Este modelo permite el seguimiento a dos ejes. Bibliografía: Modeling Photovoltaic and Concentrating Solar Power Trough Performance, Cost, and Financing with the Solar Advisor Model.