Edificios fotovoltaicos conectados a la red eléctricacaracterización y análisis

Abstract

Los sistemas fotovoltaicos conectados a la red eléctrica, y en particular los llamados "Edificios Fotovoltaicos Conectados a la Red" (EFCR), constituyen la aplicación de la energía solar fotovoltaica que mayor expansión ha experimentando en los últimos años, y en un número cada vez mayor de países. Semejante situación constrasta, no obstante, con la ausencia de métodos de caracterización y análisis que faciliten una buena práctica de la ingeniería de los sistemas fotovoltaicos. Tal es el bjetivo de la presente tesis doctoral, en concreto el desarrollo de la ingeniería asociada al diseño, caracterización y análisis de EFCR. El trabajo realizado en esta línea se presenta estructurado en cuatro capítulos, más uno de conclusiones finales, con los que se pretende analizar los EFCR en sus distintas facetas complementarias. El primer capítulo realiza una presentación general de los EFCR, en la que se describen sus bloques funcionales, sus características más importantes, y se revisa el estado del arte de estos sistemas a nivel mundial. El capítulo 2 aborda el estudio de los EFCR desde una perspectiva energética, a la vez que presenta un método de modelado propio que combina análisis teórico y trabajo experimental, para predecir la energía útil anual generada por un EFCR. El método propuesto presenta la ventaja añadida de proporcionar las pérdidas del sistema con respecto de un sistema óptimo, estableciendo así una distinción entre lo que es tecnológicamente esperable, dadas las características del sistema, y las pérdidas debidas a las condiciones de operación reales, fallos, etc. El capítulo se completa con un ejemplo de aplicación práctica del método desarrollado, realizada en un EFCR real, el constituido por la sede del Instituto de Energía Solar. El capítulo 3 analiza los EFCR desde el punto de vista del grado de abastecimiento del consumo del edificio que puede ser proporcionado por el sistema fotovoltaico. Se propone un procedimiento de modelado basado en el balance energético característico de estos sistemas, que sólo precisa del conocimiento de determinadas características del sistema fotovoltaico, así como sencillos parámetros de consumo del edificio. El modelo, validado con datos reales de consumo pertenecientes a EFCR y viviendas convencionales de Alemania y España, es además susceptible de utilización como herramienta de planificación energética, en la medida que permite estimar el efecto sinérgico derivado de la existencia de numerosos EFCR conectados a una misma línea de la red eléctrica. El capítulo 4 realiza una valoración de los EFCR desde dos perspectivas: la clásica económico-financiera, combinando los métodos propuestos en capítulos anteriores con herramientas de la Teoría de Análisis de inversiones, y aquélla que considera el impacto que supone el EFCR en su entorno económico, social y medioambiental. A continuación se revisa la experiencia de tres países especialmente involucrados en la promoción de los EFCR —Estados Unidos, Alemania y Holanda—, cuya enseñanza juzgamos de enorme valía y aprovechamiento. El capítulo finaliza con un análisis del potencial que presentan los EFCR en España, seguido de diversas consideraciones relativas a un posible plan nacional de fomento de los EFCR. Por último, el capítulo 5 recoge las conclusiones más importantes del trabajo realizado y propone una serie de líneas de investigación futuras que consideramos relevantes para el futuro de los EFCR.