Este documento describe cómo los sistemas híbridos fotovoltaico-diésel ofrecen una solución energética complementaria para miniredes locales. Existen dos tipos de sistemas híbridos: con acumulación para instalaciones menores a 300 kW y sin acumulación para instalaciones mayores. Ambos tipos aprovechan las ventajas de la energía solar y los grupos electrógenos para lograr optimización de costes, disponibilidad energética las 24 horas y mayor independencia del combustible fósil. El documento incluye ejemp

1. KRANNICH
SOLAR
FOTOVOLTAICA: COMPLEMENTO PERFECTO PARA
GRUPOS ELECTRÓGENOS. PASADO Y FUTURO
Arturo Andrés Perales,
Responsable del departamento técnico de
Krannich Solar

2. ÍNDICE
1. Introducción
• Grupo Krannich
• Hibridación fotovoltaica-diesel de un vistazo
2. Sistemas híbridos con acumulación
• Razones de ser un complemento perfecto
• Costes
• Ejemplos
3. Sistemas híbridos sin acumulación
• Razones de ser un complemento perfecto
• Ánalisis de costes
• Ejemplos
4. Resumen
2

3. COMPROMISO TOTAL DEL GRUPO
Alemania
Stuttgart
Múnich
Coblenza
Wurzburg
Bremen
Países Bajos
2013
1995
2008
2011
2011
2012
España
Valencia 2004
Suiza
Baden
Estados Unidos
Nueva Jersey 2005
California 2013
Italia
Turín 2006
Bolonia 2009
Oficina de Krannich Solar
Grecia
Tesalónica 2007
Atenas
2009
Francia
Lyon
2008
República Checa
Bélgica
Brno 2009
Gante 2010
Reino Unido
Reading 2010
Australia
Melbourne 2012
Austria
Wels
2012
Japón
Nagoya
2013
2013
Dinamarca
Tommerup
2013
Representación comercial de Krannich Solar
3

4. DATOS IMPORTANTES
POTENCIA
COMERCIALIZADA
400
(EN MW)
300
350
20
42
250
39
40
200
325
150
285
18
100
211
190
32
50
0
5
9
12
1
15
2002
2003
2004
2005
103
6
12
18
25
58
2006
2007
2008
Resto del grupo
2009
2010
2011
2012
2013
Krannich Solar España
4

5. TODO POR LA REVOLUCIÓN ENERGÉTICA
•
CARTERA DE
PRODUCTOS
•
•
•
•
•
•
•
Módulos solares
Sistemas de montaje
Inversores
Autoconsumo
Sistemas de comunicación
Bombeo solar
Sistemas híbridos
Accesorios
5

6. EVOLUCIÓN DEL MERCADO OFFGRID EN KRANNICH ESPAÑA
Pequeños sistemas aislados
Sistemas híbridos con acumulación
Sistemas híbridos sin acumulación
6

7. SUMINISTRO POR PAÍSES DE KRANNICH ESPAÑA
Andorra
Angola*
Algeria*
Australia*
Belgium
Brazil*
Bulgaria
Cape Verde*
Costa Rica*
Chad*
Chile*
Denmark
Ecuador
France
Gambia*
Germany
Great Britain
Greece
Guinea Bissau*
India
Israel
Italy
Ivory Coast*
Jordan
Kenya*
Congo*
Libya*
Malta
Mauritius*
Mauritania*
Mexico
Morocco*
Mozambique*
Nigeria*
Pakistan*
Panama
Paraguay*
Peru*
Portugal*
Romania
Senegal*
South Africa*
Spain*
Switzerland
Tunisia*
Turkey*
UAE
* Sistemas híbridos
7

8. TIPOS DE SISTEMAS HÍBRIDOS FOTOVOLTAICO-DIESEL
SISTEMA HÍBRIDO CON ACUMULACIÓN
SISTEMA HÍBRIDO SIN ACUMULACIÓN
8

9. LCOE TECNOLOGÍA FOTOVOLTAICA
El LCOE* de la tecnología FV esta
basada en la siguiente formula:
Io Inversión
At Costes de operación y mantenimiento
Mt,el Energia Producida kWh
i 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
9

10. SEGMENTACIÓN DE MERCADO FV / DIESEL
10

11. SISTEMA HÍBRIDO FOTOVOLTAICO-DIESEL CON ACUMULACIÓN
Compuesto por: Paneles fotovoltaicos, grupo
electrógeno, baterías e inversores
Instalaciones <300kW
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 bateria
para alargar su vida útil
11

12. CONTEXTO TÍPICO
RESIDENCIAL
kW
Característica principal:
8
7
6
5
4
3
2
1
0
- Picos de consumo
- Inexistencia de un red eléctrica fiable
1
3
5
7
9 11 13 15 17 19 21 23 25
RESTAURACIÓN
HOTEL
20
10
8
kW
15
6
kW
4
10
5
2
0
0
1
3
5
7
9 11 13 15 17 19 21 23
1
3
5
7
9
11 13 15 17 19 21 23
12

13. ¿POR QUÉ COMPLEMENTO PERFECTO?
1.- OPTIMIZACIÓN DEL USO DEL GRUPO ELECTRÓGENO:
Sistema híbrido de 16kW en Mauritania, promedio de curva de carga, uso de batería
y generador diésel, % Inclusión FV de 35%.
Con la FV y el banco de baterías se cubre la principalmente demanda del mediodía
el generador diésel los picos de potencia
13

14. ¿POR QUÉ COMPLEMENTO PERFECTO?
1.- OPTIMIZACIÓN DEL USO
DEL GRUPO ELECTRÓGENO:
• Aumenta el rendimiento
• Se reduce el número de horas
de funcionamiento
• Aumenta su vida útil
Aumento del consumo de diésel en función de la carga
Se recomienda usar el grupo electrógeno con un factor de carga superior al 40%
14

15. ¿POR QUÉ COMPLEMENTO PERFECTO?
Esquema instalación con generador como apoyo
2.- DISPONIBILIDAD:
• 230V/400V
24h/365d
• 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 = 63A
Fuente: GENERGY
15

16. ¿POR QUÉ COMPLEMENTO PERFECTO?
Número de ciclos
3.- OPTIMIZACIÓN DE LAS
BATERIAS:
- Reduce su capacidad y por tanto la
inversión inicial
- Optimiza la carga compensatoria
cada x ciclos
- Evita descargas profundas
Profundidad de descarga
Debido al coste inicial (20-30%), se recomienda diseñar el banco de baterías
para que duren entre 6-10 años
16

17. ¿POR QUÉ COMPLEMENTO PERFECTO?
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.
Fuente: IEA
17

18. TÍPICA DISTRIBUCIÓN DE COSTES DE UN SISTEMA HÍBRIDO
CON ACUMULACIÓN
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
18

19. EJEMPLO 1 : RESTAURANTE EN IBIZA
Datos iniciales:
- Consumo diario aproximado: 300 kWh
- Generador diésel 50kVA
- Coste combustible: 1,04 €/l
Configuración propuesta:
- 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€/kWp
Han reducido el gasto de combustible medio
mensual de 5000€ a 800€
Fuente: SMA
19

20. EJEMPLO 1 : RESTAURANTE EN IBIZA
80%
30%
40%
20

21. EJEMPLO 1 : RESTAURANTE EN IBIZA
21

22. EJEMPLO 2: HOTEL RURAL EN TOLEDO
Datos iniciales:
- Consumo diario aproximado: 100 kWh
- Generador diésel 40 kVA
- Coste combustible: 1,04 €/l
Configuración propuesta:
- 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
22

23. EJEMPLO 3: HOTEL EN GAMBIA
Datos iniciales:
- Generador diésel 120 kVA
- Red eléctrica inestable
- Coste combustible: 1,04 €/l
Configuración propuesta:
- 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 €/kWp
Retorno de la inversión estimado: 8 años
Mes
Enero
Febrero
Marzo
Abril
Mayo
Junio
Julio
Agosto
Septiembre
Octubre
Noviembre
Diciembre
A·h/day
10166,7
10166,7
8041,7
8041,7
7916,7
7437,5
7437,5
7437,5
6895,8
6895,8
6895,8
10166,7
TOTAL Wh/año
Wh/day
488000,0
488000,0
386000,0
386000,0
380000,0
357000,0
357000,0
357000,0
331000,0
331000,0
331000,0
488000,0
Wh/month
15128000,0
13664000,0
11966000,0
11580000,0
11780000,0
10710000,0
11067000,0
11067000,0
9930000,0
10261000,0
9930000,0
15128000,0
142211000,0
23

24. SISTEMA HÍBRIDO FOTOVOLTAICO-DIESEL SIN ACUMULACIÓN
Compuesto principalmente por uno o varios
grupos electrógenos, paneles
fotovoltaicos, sistema de control y monitorización
e inversores
Una comunicación rápida entre los componentes
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 encargan
de formar la red
24

25. CONTEXTO TÍPICO
INDUSTRIAL
1600
Características principales:
1400
1200
- Consumos continuos y
elevados
1000
kW
800
- Inexistencia de un red
eléctrica fiable
600
400
200
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
25

26. ¿POR QUÉ COMPLEMENTO PERFECTO?
5.- AHORRO ECONÓMICO Y MÁS
SOSTENIBILIDAD
Ejemplo de industria en Líbano:
Simulación del rendimiento en un día normal:
- 2.500 kWh de energía FV producida
- 714 litros de fuel ahorrados
- 6 generadores 600 kVA
- Promedio de carga 2 MW
Propuesta:
- Potencia FV: 505 kWp en sistema fijo
- Sistema “SMA FUEL SAVE CONTROLLER”
- 23 inversores STP 20000TL
26

27. ¿POR QUÉ COMPLEMENTO PERFECTO?
5.- AHORRO ECONÓMICO Y MÁS
SOSTENIBILIDAD
Flujo de caja: Proyecto hibridación industria en Líbano
- Rendimiento FV específico:1.800 kWh/kWp
- Coste del sistema FV: 1.600 €/kWp
- 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)
Retorno de la inversión de 5 años
-
Alrededor de 260.000 litros de combustible y
780 Tn de CO2 ahorrados al año
Se asume el 100% del consumo FV posible.
27

28. ¿COMO CALCULAR EL AHORRO EN LITROS DEL SISTEMA?
Ejemplo: Líbano
Rendimiento FV: 1800 Kwh / kwp
Pot. Instalada: 505kwp
28

29. ¿POR QUÉ COMPLEMENTO PERFECTO?
5.- MODULAR
505 kWp
505 kWp
29

30. EJEMPLOS DE APLICACIONES
Agricultura y ganadería
Industria en lugares
remotos
Abastecimiento en
islas y lugares remotos
Hoteles rurales
Centro de
telecomunicaciones
Electrificación rural
Fuente: Kaco
30

31. RESUMEN
Sistemas
con acumulación
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
-
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.
31

32. RESUMEN
Sistemas
sin acumulación
-
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
-
Sistema modular
-
Retorno de la inversión de 4-5 años, dependiendo del tamaño y localización
-
Mayor independencia energética
-
Importante reducción en emisiones de CO2
32

33. DATOS DE CONTACTO
Arturo Andrés
Responsable Dpt. Técnico / Technical Dept. Manager
Krannich Solar S.L.U.
Tel.: +34 961 594 731
Email: a.andres@es.krannich-solar.com
Web: http://krannich-solar.com
33