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Con el presente proyecto se pretende desarrollar una metodología para la realización del análisis de las potenciales pérdidas de generación eléctrica que puedan suceder en una instalación solar fotovoltaica, debidas a la ocultación transitoria del sol por paso de nubes o cualquier otra causa que pudiera producir un sombreado transitorio. Dicha metodología incluirá alternativas técnicas que permitan predecir el impacto esperable en generación con tiempo suficiente para la toma de decisiones con la finalidad de mantener estable la inyección de electricidad en la red eléctrica. Además, se realizará el desarrollo de sensores específicos y el software necesario para iniciar la toma de decisiones de gestión energética. ver más

Finalmente, de acuerdo a los resultados obtenidos, se plantearán posibles alternativas para soporte y optimización del diseño de las plantas fotovoltaicas que incluyan la presente metodología y otros elementos que contribuyan a mantener la estabilidad de la generación eléctrica.
Trabajo desarrollado y objetivos alcanzados

En primer lugar, se ha se ha completado el estudio y la revisión de las alternativas existentes para la detección de paso de nubes, así como los actuales equipos y técnicas que se aplican para dicha detección en base a un estudio del arte efectuado, en donde se concluye que la predicción de paso de nubes a corto o muy corto plazo se basa fundamentalmente en técnicas de captura de imágenes (por medio de satélites meteorológicos o por equipos terrestres de captura de imágenes de la bóveda celeste en un determinado punto, llamados “cámaras de cielo”) y tratamiento de las mismas de forma digital. En ambos casos, la aplicación en instalaciones fotovoltaicas presenta importantes desventajas, como es el acceso y tratamiento a imágenes por satélite y la aplicación de cámaras en situaciones de
nubes con un contraste no suficiente con el cielo (nubes difusas, nieblas, calima, etc.) o por que tampoco producen un contraste claro y en consecuencia
una detección buena.

El desarrollo del proyecto ha llevado, a través de diferentes fases previas (fundamentalmente la elaboración y montaje de los elementos fotovoltaicos de detección), a la construcción del primer prototipo del sensor para la detección de nubes basado en tecnología fotovoltaica. En dicho sensor se han integrando los elementos individuales de detección (células fotovoltaicas) sobre un mismo encapsulante, agregando en cada sensor una resistencia shunt para la obtención de una salida en tensión para efectuar la medición y registro de la radiación solar sobre cada célula. Se han realizado las pruebas de caracterización, análisis de funcionamiento y calibración de las medidas de radiación, así como su intercomparación con las medidas efectuadas por otros sensores.

Por otra parte y de forma paralela, se ha iniciado el estudio de las estrategias de cálculo, estimación de pérdida de producción y algoritmos de toma de decisión. Todo ello se ha estudiado considerando la necesidad de establecer un elemento de tratamiento de la señal y comunicación, en base a una tecnología suficientemente capaz pero no excesivamente cara. Para ello se han valorado tanto por su capacidad como por su versatilidad y coste distintos entornos de trabajo sobre los que implementar tanto la recogida de datos como su tratamiento y comunicación. En base a todo ello, se ha elegido el entorno de trabajo “Arduino”.

También se han comenzado a estudiar las futuras estrategias de control y comunicación de las señales en base a los distintos resultados que se pueden generar en una planta real ante un paso de nube. Para ello se han realizado simulaciones del comportamiento de una instalación FV ante el paso de una nube y el análisis de los resultados obtenidos en función de las conexiones eléctricas de la instalación FV, la dirección de paso de la nube y el tamaño de la sombra generada sobre la instalación.

Conclusiones:
• En base al estado del arte realizado, las tecnologías existentes hasta ahora en la detección y estimación de los efectos del paso de nubes en una instalación FV se basan fundamentalmente en la toma y tratamiento de imágenes, sistemas que en su mayoría son caros y complejos y que en ciertas situaciones no presentan un buen comportamiento.
• Se ha desarrollado un primer prototipo de sensor de paso de nubes basado en elementos fotovoltaicos. Se ha caracterizado su funcionamiento y el comportamiento de sus elementos de detección en comparación con otros dispositivos fotovoltaicos de referencia.
• Se ha analizado y elegido un entorno de trabajo en donde implementar el control y tratamiento de las señales generadas por el sensor. Este entorno de trabajo debe ser configurado para trabajar en conjunto con el elemento detector y un futuro control central del sistema.
• Se han obtenido los primeros resultados a nivel de simulación del comportamiento del paso de nubes en una instalación fotovoltaica concreta. Estos resultados y los posteriores que se obtengan en la profundización de estas simulaciones constituirán la base para la programación de los algoritmos de control y decisión a desarrollar en el sistema completo de detección.

  • Año: 2017
  • Sector estratégico: #EnergíasRenovablesyRecursos
  • Líder del proyecto: CENER
  • Socios del proyecto: GAMESA
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