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El objetivo del proyecto consiste en desarrollar una metodología para analizar las potenciales pérdidas de generación eléctrica que suceden un una instalación solar fotovoltaica, debidas a la ocultación transitoria del sol, principalmente por el paso de nubes. Dicha metodología permitirá predecir el impacto esperable en la generación eléctrica, con tiempo suficiente para la toma de decisiones que permitan estabilizar la inyección de energía en la red eléctrica. Para ello se desarrollarán sensores específicos que permitan detectar el paso de nubes, así como el software necesario para estimar su afección a la producción eléctrica. ver más

El problema que se aborda en este proyecto, sobre la inestabilidad de la generación eléctrica en plantas fotovoltaicas debido al paso de nubes sobre la instalación, se ha intentado solventar hasta el momento por otros centros de investigación mediante técnicas de tratamiento de imágenes, quizás sin conseguir unos resultados suficientemente convincentes.

Por ello, este proyecto se enfoca en conseguir solventar el problema de una manera diferente, mediante un sistema que emplee unos sensores de bajo coste ubicados en la propia instalación fotovoltaica. Dicho sistema consiste en el hardware de los sensores para la adquisición de los datos y en el software empleado para su transmisión a una unidad central y su tratamiento para la obtención de la predicción de la producción a muy corto plazo.

En cuanto al hardware del sistema, se ha diseñado un sensor que contiene los elementos fotovoltaicos detectores, la electrónica y el microprocesador para la adquisición de las señales de irradiancia y un sistema de alimentación por medios fotovoltaicos, para que sea autónomo. Así mismo, el sensor tiene conectividad WiFi para la transmisión inalámbrica de los datos.

En el proyecto se han fabricado ocho sensores prototipo, cinco de ellos dedicados a su aplicación a una planta fotovoltaica cedida por SIEMENS- GAMESA, y tres han quedado en las instalaciones de CENER para la realización de pruebas adicionales.
Con respecto al software del sistema, consta de distintas partes. En primer lugar se ha programado el microprocesador de los sensores para la adquisición de los datos y su transmisión mediante WiFi, utilizando el IDE de Arduino.

Para la unidad central del sistema se ha desarrollado un software mediante el lenguaje de programación Python. Este se encarga de comunicarse con los sensores de la planta; adquiere los datos que le envían; calcula las direcciones, velocidades y atenuaciones de las sombras de las nubes que le afectan, y estima la variación de la producción eléctrica causada por dichas sombras en los próximos segundos o minutos.

Adicionalmente, para la variación de la producción eléctrica debido a sombras
programa para la suma de curvas I-V de los módulos y asociaciones de módulos (strings) conectados en serie y paralelo, ya que la potencia resultante de la instalación depende de la parte sombreada de la planta fotovoltaica.
Ese programa ha permitido la simulación del paso de una nube, lo que ha facilitado la validación teórica del algoritmo de variación de producción integrado en el sistema desarrollado en el proyecto.

Finalmente, el sistema se ha instalado en la planta fotovoltaica de SIEMENS-GAMESA, donde se empleará durante el tiempo que sea necesario para su validación y la integración de distintas mejoras que aumenten su precisión.

Conclusiones:
• Se ha diseñado un sensor específico para la detección de sombras transitorias debidas al paso de nubes, de fácil instalación y uso.
• Se han fabricado ocho sensores prototipo, mediante los cuales será posible la validación del sistema, la aplicación de mejoras y el desarrollo de nuevas funcionalidades.
• Se ha programado una aplicación para que, partiendo de la adquisición de los datos de los sensores, evalúe la dirección, velocidad y atenuación de las nubes; y estime la variación de producción de la planta fotovoltaica.
• El algoritmo de variación de producción eléctrica ha sido validado mediante la simulación de la curva I-V de la planta fotovoltaica
• El sistema completo ha sido instalado en una planta de SIEMENS GAMESA, donde cinco de los sensores prototipo adquirirán datos para la validación y mejora del sistema.

  • Año: 2018
  • Sector estratégico: #EnergíasRenovablesyRecursos
  • Líder del proyecto: Fundación CENER-CIEMAT
  • Socios del proyecto: SIEMENS GAMESA RENEWABLE ENERGY INNOVATION AND TECHNOLOGY