Laboratorio Solar

1. Introducción

a) Generador didáctico

Mostramos a continuación una entrega un tanto inusual de los resultados de nuestro laboratorio solar ya que esta tratará sobre evolución durante, nada más y nada menos que la primera mitad del año 2021. En esta, se analizarán los datos obtenidos de los equipos que tenemos instalados en nuestro generador didáctico en los meses de invierno y primavera, por lo que podremos ver una bajada considerable de las condiciones medioambientales y de la producción de este tipo de instalaciones y su consiguiente recuperación.

En esta entrega, contamos con un cambio que nos dejará a todos de una pieza ya que el inversor A ahora… ¡¡es trifásico!! se ha cambiado el inversor disponible por uno de gama trifásica para ver que es capaz de hacer ¿mantendrá el nivel con el que nos ha deleitado hasta ahora? ¿Será capaz de superar al inversor F? lo veremos más adelante, ahora como en todas las entregas presentamos los datos generales de los equipos en su parrilla de salida:

Tabla 1. Datos generales inversores

 

Las condiciones de todas las tecnologías son similares, contando con módulos JA Solar JAM60S01-315, con una orientación sureste y una inclinación de 25º. Por criterios de diseño, los “inversores C y F” cuentan con una potencia instalada diferente, dato que no influirá en los resultados ya que estos están evaluados en kWh/kWp.

Como último matiz, hay que comentar que la tensión nominal de los inversores instalados está comprendida entre los 350 y 400 V, por lo que con el campo fotovoltaico instalado nos quedamos algo lejos de ese valor. Esto va a provocar que los equipos no trabajen en el punto óptimo, ocasionando un rendimiento algo menor al esperado.

 

2. Rendimiento general 1er mitad 2021

La producción energética real de esta primera mitad del año ha sido de 4.144 kWh lo que supone la omisión de 1,02 toneladas de CO2 vertidas a la atmosfera. Toda esta energía ha sido donada para su consumo a la Escuela Técnica Superior de Ingeniería y Diseño Industrial de la Universidad Politécnica de Madrid.

Como ya es conocido, nuestro generador didáctico es empleado para la realización de formaciones en el campo de la fotovoltaica que incluyen la instalación, puestas en marcha y resolución de problemas en los equipos por lo que, los días en los que esto sucede, no son tenidos en cuenta en este análisis. A pesar de ello, ha habido puestas a punto de diversos equipos que han supuesto la parada de alguno de ellos más de lo que nos habría gustado esperar, como ya veremos más adelante. Por esto, cabe mencionar, que no toda la energía producida es analizada en estos informes debido a estos parones que hacen que de analizarse teniendo en cuenta esos días, sería injusto.

Al igual que en las entregas anteriores, la valoración de la comparativa entre equipos se va a realizar en kWh/kWp para que sea lo más justa posible.

 

¡¡Que comience la carrera!! Los primeros datos que se van a analizar son los de producción total a lo largo de la primera mitad del año y hay un claro podio ante nosotros. Tal y como muestra la gráfica 1, el “Inversor F” con una destacada ventaja, ocupa el puesto de oro en el ranking de la comparativa total. Le sigue el “Inversor A” ocupando el segundo puesto sin mucha resistencia ni oposición, ¿Podrá haberse debido a su cambio de gama? Para terminar el podio, tenemos al “Inversor C” ocupando en solitario el puesto de bronce.

Seguidamente, los “Inversores B, D y E” Se disputan muy de cerca la cuarta, quinta y sexta posición. Aunque podría considerarse casi un empate, son los “Inversores B y D” los que ocupan la quinta y sexta posición respectivamente, siendo la cuarta ocupada por el “Inversor E”.

3. Evolución mensual 1er mitad 2021

La primera distribución de la energía mostrada en la gráfica 1 se va a desglosar en el análisis mensual. De esta manera vamos a poder ver como se han comportado los inversores cada mes e ir entendiendo un poco más estos resultados.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Gráfico2. Evolución Producción Inversores M1 2021

Aunque la distribución mostrada en la gráfica 2 es un tanto peculiar y no sigue la que se podría considerar como tendencia “lógica”, tiene su explicación debido a los múltiples parones sufridos en la época de invierno/primavera entre formaciones, prácticas, actualizaciones y diversas pruebas realizadas en la Lab Academy. Esto ha implicado la anulación de los días que alguno de los inversores ha sufrido alteraciones en su producción por alguno de estos motivos.

Como se puede observar, esta distribución es prácticamente homogénea salvo el mes de abril, siendo este el mes en el que más días se han utilizado para su análisis. En él, se aprecia una clara ventaja por parte del “Inversor F” y siguiéndole, en segunda posición el “Inversor A”. El resto de inversores, presentan una tendencia muy similar.

Análisis mes de invierno

En la gráfica 3 se va a mostrar una comparativa de la evolución de los equipos a lo largo del mes de enero. Este se coge como muestra representativo de la época de invierno.

 

 

 

 

 

 

 

 

Gráfico 3. Evolución Producción Enero (kWh/kWp)

La curva de producción muestra dos claros bajones que son muy llamativos. El primero, comprendido entre los días 7, 8 y 9, se deben a la tormenta de filomena, ya analizada en una de las entregas anteriores. A partir del día 20 se tiene el segundo bajón en la producción provocado también por condiciones meteorológicas que obligaron a parar la planta a partir del día 23 por condiciones de mantenimiento.

Salvo un pequeño bajón en la producción del “Inversor A” todos los inversores muestran una tendencia muy similar quedando el inversor B ligeramente, aunque de forma prácticamente insignificante por debajo.

Sin embargo, el “Inversor F” vuelve a destacar al alza mostrándose superior prácticamente durante todo el mes, detalle que lo ha colocado en la primera posición en el ranking de producción, una vez más.

Análisis mes de primavera

Durante la primavera, más concretamente, el mes de abril la producción a presentado una gran cantidad de altibajos provocados por las variaciones constantes de la climatología de la que tanto destaca esta época, que como es bien sabido, en abril aguas mil. Esta distribución tan irregular puede apreciarse en la gráfica 4.

 

 

 

 

 

 

 

 

Gráfica 4 Evolución Producción Abril (kWh/kWp)

Aunque esta distribución presente tantos picos, es el “Inversor F” el que, una vez más, sobreponiéndose a esta adversidad, se mantiene claramente primero a lo largo de prácticamente todo el mes. El “Inversor A” que viene de mostrar unos resultados excelentes, se mantiene en segunda posición prácticamente en solitario hasta el final del mes, llegando a adoptar el primer puesto en uno de los días.

El resto del pelotón se mantienen prácticamente a la par salvo el “Inversor C” que sobresale por encima de este en algunos momentos puntuales, sobre todo, en aquellos días de mayor producción.

4. Rendimiento diario

Como en las entregas anteriores, se va a valorar el comportamiento de los diferentes equipos en las siguientes condiciones:

A) Un día con una alta radiación solar.

B) Un día con baja radiación solar.

C) Un día con nivel medio de radiación solar.

Salvo que esta vez, se hará tanto de los meses de invierno como de primavera.

Análisis diario en los meses de invierno

A) Día con alta radiación solar

Durante el día 17/01, el más soleado del mes de enero en la capital, se obtuvo una radiación que supero la media mensual. Esto viene representado en el gráfico 6 donde se puede apreciar la potencia producida por cada inversor durante el día (kW/kWp) y la suma de la energía total generada por cada uno (kWh/kWp).

Esta gráfica muestra una tendencia de los inversores muy similar para todos los inversores analizados salvo para el “Inversor F”. El arranque destaca por ser el retraso de aproximadamente media hora del “Inversor B”. Seguidamente, los picos que aparecen a media mañana muestran al “Inversor D” por debajo de la media. Por último, es el “Inversor C” el primero que deja de producir, haciéndolo media hora antes que el resto.

Aunque el “inversor F” muestra la curva más irregular se muestra, al menos la primera mitad del día, claramente por encima de la media de producción. Además, también destaca por ser el último inversor en dejar de producir.

En conclusión, el “Inversor F” se muestra claramente superior en la producción diaria. El resto de los inversores muestran unos valores muy similares siendo el “Inversor B” el último de la fila.

B) Día con baja radiación solar

El día con la radiación más baja de todo marzo fue el 01/03 y como se puede observar en la gráfica 7, se obtiene una producción bastante irregular.

Aunque la producción es muy irregular, probablemente el detalle más llamativo es la diferencia de 2 horas y media en el arranque entre el “Inversor A y F” con el “Inversor B”. a lo largo del día se aprecia una producción muy pronunciada a picos siendo el “Inversor F” el que muestra unos valores más estables. A pesar de ser el “Inversor D” el que tiene unos picos de producción más altos, seguido del “Inversor A”, es el “Inversor F” quien gracias a su estabilidad y constancia obtiene la primera posición en cuanto a producción. Sorprendentemente los inversores A y D quedan completamente empatados en segunda posición.

Es el “inversor B” quien paga caro su arranque y su pronta salida, y se ubica como el que tiene menor producción, seguido también de cerca por el “Inversor C”.

C) Día con radiación solar media

El día con la radiación promedio seleccionado ha sido el 07/03 y como se puede observar en la gráfica 8, Aunque superior, la producción vuelve a ser bastante irregular:

 

 

 

 

 

 

 

Gráfica 8 Comparativa 07/03/2021 (kW/kWp)

Esta vez la comparativa global es bastante similar entre todos los inversores implicados. Tanto el arranque como la desconexión se realizan prácticamente al mismo tiempo. Cabe destacar que el “Inversor A” es el que muestra una mayor irregularidad en su producción. Aún, aunque esta vez ambos por muy poco, vuelve a ser, como ya nos tiene acostumbrados, el “Inversor F” el primero en producción y el “Inversor B” el último de la cola.

Análisis diario en los meses de primavera.

A) Día con alta radiación solar

Esta vez, como muestra de día de amplia radiación, se ha escogido el 18/04/2021, casi tres meses después del elegido en invierno. Gracias a esto, no se solo se podrá comparar la producción de los inversores entre si, si no también cuanto de apreciable es la producción fotovoltaica en el cambio de una estación a otra:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Gráfica 9 Producción 18/04/2021 (kW/kWp)

Según nos muestra la gráfica 9, vuelve a ser el “Inversor F” quien lidera el podio sin apenas oposición con una producción bastante superior al resto. Este destaca por obtener una mayor producción en la primera mitad del día. Es en la segunda mitad cuando sufre una bajada y se iguala al pelotón.

En segunda posición se encuentra el “Inversor A” que muestra una gran estabilidad a lo largo de todo el día dibujando una curva de producción casi perfecta y muy superior a la del resto (Salvo el “Inversor F”).

En tercera posición destaca el “Inversor C” quien, a pesar de estar muy cerca del pelotón, destaca ligeramente por encima en todo momento. Son los “inversores B, D y E” están prácticamente igualados dibujando una curva muy similar.

En cuanto al cambio de estación, se puede apreciar un claro aumento en la producción de prácticamente el doble en algunos inversores.

B) Día con baja radiación solar

El día de baja radiación solar que ha sido escogido como muestrario a analizar en los meses de primavera ha sido el 25/04/2021. Este se representa en la gráfica 10:

 

 

 

 

 

 

 

 

Gráfica 10 Producción 25/04/2021 (kW/kWp)

Como ya no es ninguna sorpresa, incluso en los días de baja radiación, vuelve a ser el “Inversor F” quien obtiene los mejores resultados y se coloca en primera posición.

Cabe destacar, la actuación del “Inversor A” el cual cae de los buenos resultados a los que nos estaba acostumbrando y se planta en última posición debido a las caídas de producción a cero, provocadas por la baja radiación.

Esta segunda posición, sin embargo, es ocupada por el “Inversor D” quien muestra una gran estabilidad a lo largo de todo el día obteniendo el premio de la plata este día. El “Inversor E” tiene una dinámica muy similar a la de este y es por ello que se queda cerca de él en los resultados obteniendo la tercera posición.

En última posición se presentan los “Inversores B y C” muy cerca el uno del otro. Estos acusan tanto el tardío arranque como la baja producción presentada a lo largo del día.

C) Día con radiación solar media

El día escogido para valorar la producción como día medio ha sido el 24/04/2021. Este presenta una producción bastante irregular a lo largo del día que analizaremos a continuación.

 

 

 

 

 

 

 

 

Gráfica 11 Producción 24/04/2021 (kW/kWp)

Aunque la curva de producción es más caótica que en anteriores ocasiones, vuelve a ser el “Inversor F” quien, con su temprano arranque y superioridad a lo largo de prácticamente todo el día, se lleva la primera posición. Aunque el “Inversor A” mantiene bien el tipo al principio, su tardío, arranque sumado a su bajada de producción en la segunda mitad del día, hacen que quede en segunda posición.

El resto de los inversores presentan una curva y resultado muy similares, destacando ligeramente por debajo el “Inversor B” quien se coloca en última posición por muy poco.

5. Conclusión

Como era de suponer, al analizar en esta entrega los meses de invierno, se han obtenido los valores de producción más bajos hasta ahora. Eventos como la tormenta de Filomena y los parones debidos al mantenimiento de nuestro generador didáctico no han hecho más que agravar este hecho.

Por otro lado, se ha podido comprobar de primera mano que el aumento de producción de una estación a otra puede alcanzar casi el doble si se dan las circunstancias apropiadas.

Cabe destacar la supremacía del “Inversor F” que desde que se ha unido a la competición se lo está poniendo muy difícil al resto de inversores que se mantienen en un nivel más o menos próximos entre sí. Es el “Inversor A” el único que, ayudado de su cambio de modelo a la versión trifásica, a podido mantener el tipo ante estos resultados.

¿Será capaz alguno de ellos de dar la campanada y desbancar al actual campeón durante el verano?

¡¡Todo esto y más lo veremos en las próximas entregas!!