Manual de Usuario PVsyst

Grupo I+DEA: Investigación y Desarrollo en Energía Solar. Escuela Politécnica Superior de la Universidad de Jaén.

MANUAL DE USUARIO

PVsyst_ Carlos Espín Herráiz

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ÍNDICE 1. Introducción 2. Instalación del programa 3. Conocimientos previos 3.1-PVgis 3.2-Ejemplo 1

4. Desarrollo de la aplicación 4.1- Opciones de diseño 4.1.1- Pre-dim ensionado

4.1.1.1- Sistema conectado a red 4.1.1.2- Sistema aislado 4.1.1.3- Bombeo

4.1.24.1 .2- D i señ o del pr p r oyecto oyect o


4.2- Bases de datos 4.2.1 I mportación mport ación de datos datos a PVsyst PVsyst

4.3.- Herramientas

Carlos Espín Herráiz

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ÍNDICE 1. Introducción 2. Instalación del programa 3. Conocimientos previos 3.1-PVgis 3.2-Ejemplo 1

4. Desarrollo de la aplicación 4.1- Opciones de diseño 4.1.1- Pre-dim ensionado


4.1.24.1 .2- D i señ o del pr p r oyecto oyect o


4.2- Bases de datos 4.2.1 I mportación mport ación de datos datos a PVsyst PVsyst

4.3.- Herramientas


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1. Introducción PvSyst es un potente programa informático que permite realizar el diseño, simulación y análisis de datos de una instalación fotovoltaica. El software ha sido desarrollado por por la Universidad de Ginebra y la demo, disponible en la página página http://www.pvsyst.com, http://www.pvsyst.com, es totalmente operativa durante quince días, fecha a partir de la cual sólo sólo están disponibles ciertas opciones, pero no limitan su aplicación en el desarrollo desarrollo de las prácticas. Permite importar fácilmente fácilmente datos meteorológicos meteorológicos de las bases bases de datos más usadas como PVGis y Meteonorm. Meteonorm. Esta parte es fundamental fundamental para el cálculo de una una instalación en nuestro emplazamiento, pues en muchas ocasiones el programa programa PVsyst no tendrá datos de la ubicación en que se desea instalar el generador fotovoltaico, por lo que en los siguientes apartados mostraremos el procedimiento de como importar esta información. Dispone de una base de datos muy completa de módulos, inversores, acumuladores, entre otros, y de una considerable colección de datos meteorológicos y de irradiancia. Permite simular instalaciones aisladas, conectadas a red e instalaciones de bombeo. En la simulación de la instalación, el programa permite determinar todo tipo de características y parámetros de la instalación, los módulos, su disposición, las posibles sombras que vayan a interponerse en el camino de la radiación solar, etcétera. Los pasos básicos a seguir para completar la simulación serían los siguientes y en dicho orden. 1. Seleccionar la base de datos indicada. 2. Seleccionar el sistema módulo e inversor. i nversor. 3. Fijar los criterios de pérdidas. 4. Para el cálculo de las pérdidas de sombreado en aquellos tejados en los que se quiera realizar el modelo en 3D, se utilizará la aplicación incluida en el PVSYST, siguiendo las instrucciones del mismo.


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2. Instalación del programa Se recomienda descargar la última versión desde la página web oficial del programa, en la sección Downloads: http://www.pvsyst.com Para descargarla, haremos clic sobre el botón Download Now situado en la parte central de la página.

PVsyst es un software multilingüe que incluye una versión en castellano. La traducción, sin embargo, no es completa, con lo que, tal como veremos, en el programa conviven leyendas, títulos, explicaciones y botones traducidos al castellano con otros que se encuentran aún en su versión inglesa. Una vez descargado el archivo de instalación, se ejecutará haciendo doble clic sobre él. La instalación de PVsyst es muy similar a la de cualquier otra aplicación, con una serie de pantallas que nos irán informando de los pasos que debemos debemos efectuar. Seguidamente (tras pulsar en el botón Siguiente), el programa nos informará del acuerdo de software y, posteriormente, de la información del sistema y los requisitos mínimos de hardware para la aplicación.


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Deberemos también indicar dónde queremos instalar el programa y si deseamos crear un icono de acceso rápido. Tras hacer clic sobre el botón Siguiente de esta última opción, una pantalla nos mostrará el progreso de la instalación:

Una vez finalizada la instalación, una última pantalla nos informará de que esta ha terminado y nos permitirá ejecutar el programa y, si lo deseamos, leer el fichero “Léame”. Ya

solo tenemos que hacer clic en Terminar. La versión de PVsyst que hemos descargado es una versión “Demo” o versión de prueba. Para obtener la versión normal deberemos acceder al programa que hemos descargado y acceder a la pestaña de licencia, clicamos en activar y seguir los pasos que nos muestran:


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3. Conocimientos previos El parámetro principal a la hora de dimensionar y parametrizar una instalación fotovoltaica, es la radiación. En el mercado se pueden encontrar muchos modelos diferentes de generadores fotovoltaicos con un amplio rango de potencias, pero para todos ellos es fundamental conocer si la ubicación en la que se quieren instalar es la más adecuada. Por ello en la práctica se debe estudiar una serie de bases de datos donde poder consultar la irradiancia que puede encontrarse en la zona donde la instalación va a ser ubicada y con ello tener una idea de la idoneidad de la misma. Estas bases de datos están conformadas mediante el estudio histórico de propiedades meteorológicas como la radiación, lo que permite realizar estimaciones conforme a datos históricos, de las condiciones que se podrán encontrar en una ubicación determinada.

3.1-PVGIS (PhotoVoltaic Geographical Information System) ¿Cómo acceder? PVGIS se trata de una base de datos gratuita. Cualquier equipo informático con acceso a internet puede acceder a ella. Uno de los modos más simples para acceder a ella es buscar en un buscador de internet el nombre de la misma (PVGIS) y en el momento tendremos acceso a sus recursos. Si lo deseamos podemos introducir la siguiente dirección en lugar de buscar la página en un buscador: http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/ ¿Qué tipo de información se puede obtener? La información de utilidad que podemos hallar en esta base de datos es: 

 

Los promedios de la radiación mensual y diaria en cualquier ángulo de inclinación o mediante seguimiento solar. El ángulo óptimo de inclinación a la hora de instalar generadores fotovoltaicos. La temperatura.

Como podemos ver se trata de una herramienta bastante primitiva que nos permitirá hacer una primera aproximación al cálculo de la energía eléctrica que se podrá producir en esa ubicación. Esta información podremos obtenerla en los continentes de Europa y África, introduciendo el nombre de la ubicación donde queremos obtener la información o las coordenadas geográficas.


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3.2-Ejemplo1: Calcular los datos necesarios para la ubicación de la Universidad de Jaén. Para la ubicación de Jaén, cuyos datos son los siguientes: 37°46'4" N 3°47'27" W Elevación: 575 msnm. Se puede proceder a calcular la irradiancia horizontal, y la temperatura promedio diaria de la zona que son los datos que se necesitan para ser importados a PVsyst. Los siguientes resultados son los que se obtendrían para esa ubicación:

Figura 3.1- Irradiancia y Temperatura


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4. Desarrollo de la aplicación Una vez conocido cómo obtener la información meteorológica de un emplazamiento, es importante saber cómo simular la instalación para conocer la productividad que puede llegar a tener la misma. Para ello durante este manual va a introducirse el empleo de la herramienta de software „PVSyst‟ para el cálculo de instalaciones fotovoltaicas.

A continuación veremos qué herramientas tiene este simulador y qué opciones de cálculo nos permite el programa y cómo emplearlas. PVSYST permite realizar diseños a diferente nivel (Figura 3.1):

Figura 4.1- Pantalla Principal


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4.1- Opciones de diseño 

Pre-dimensionado (Preliminary design): Diseño rápido y sencillo que permite dimensionar tanto una instalación aislada, una instalación conectada a la red como un bombeo.

Figura 4.2- Pre-dimensionado


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

Diseño del proyecto (Proyect design): Realiza una simulación detallada con valores horarios, que ayuda a definir el campo fotovoltaico y elegir correctamente los componentes.

Figura 4.3- Diseño del proyecto


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

Bases de datos: Desde aquí administraremos las bases de datos de clima y componentes.

Figura 4.4 – Bases de datos Carlos Espín Herráiz

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

Herramientas (Tools): Proporciona una amplia elección de herramientas didácticas e informativas.

Figura 4.5- Herramientas Carlos Espín Herráiz

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4.1.1- Pre-dimensionado:

Este nivel se trata de la primera etapa de un proyecto. En este modo, las evaluaciones de rendimiento del sistema se llevan a cabo muy rápidamente con los valores mensuales, usando solo unos pocos parámetros o características, sin tener que especificar los componentes reales del sistema. También estará disponible una aproximación del coste del sistema. 4.1.1.1- Sistema conectado a la red:

El pre-dimensionado es una estimación del rendimiento de energía fotovoltaica, en base a unos cuantos parámetros generales y principalmente enfocado hacia arquitectos durante una evaluación inicial de un sitio. No debemos usar esta herramienta para el estudio final de un sistema. Los valores de meteo de entrada, están computados en valores mensuales (cogiendo los valores horizontales del plano y su orientación) y considerando coeficientes de eficiencia de acuerdo con una tecnología fotovoltaica y otras consideraciones. Estos coeficientes pueden ser re-ajustados por un usuario experto para condiciones especiales in “Hidden parameters (Parámetros escondidos)”. La precisión esperada ronda sobre un 10% o más. Podemos obtener más resultados con la simulación por horas en la simulación obtenida en la opción “Diseño del proyecto”, incluyendo componentes reales y perturbaciones detalladas del sistema.

Para los sistemas conectados a red, y especialmente para los integrados en la construcción requiere información del área disponible, tecnología fotovoltaica (colores, transparencia, etc) y la potencia requerida en la inversión. Una vez escogida esta opción nos aparecerá la siguiente pantalla:

Figura 4.6- Pre-dimensionado sistema FV conectado a red


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En primer lugar deberemos acceder a la opción de “Lugar y Meteo”, donde deberemos darle

nombre al proyecto y seleccionar el emplazamiento de dicha instalación. En caso de no estar la localización deseada, deberemos importar dichos datos a través de la herramienta “Bases de datos”.

Figura 4.7- Lugar y Meteo.

Una vez realizado esto le damos a “OK” y continuamos con la siguiente pantalla:

Figura 4.8.-Predimensionado


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El siguiente paso será acceder a la opción de “Perfil obstáculos”, donde si lo deseamos, podemos además definir un determinado perfil de obstáculos (figura 3.9) para que el programa tenga en cuenta las sombras que dichos obstáculos proyectaran sobre nuestros módulos.

Figura 4.9- Perfil de obstáculos

Para hacerlo, arrastramos los puntos de control de la línea roja inferior hasta generar el perfil de obstáculos. Se pueden añadir nuevos puntos pulsando el botón derecho del ratón en el lugar de la línea sobre el que queramos ubicarlos. Una vez definida la ubicación de la instalación y el perfil de obstáculos que se interpondrán al paso de la radiación solar, hacemos clic en el botón OK . Con ello volveremos a la pantalla inicial del pre-dimensionado. Debemos escoger ahora la disposición de los módulos de nuestra instalación. Para ello hacemos clic sobre el botón Sistema.

En el cuadro de diálogo “Especificaciones del sistema” (Figura 3.10) podremos determinar la inclinación y el acimut de los módulos. Para ello bastará arrastrar los correspondientes puntos rojos, que se encuentran en el dibujo de la parte superior derecha de la ventana: Carlos Espín Herráiz

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Figura 4.10- Especificaciones del sistema

Aquí podemos especificar si deseamos dimensionar el sistema según el área activa ( Active Area), la potencia nominal ( Nominal Power ) en kWp o la producción anual ( Annual Yield ) en MWh/año). En el cuadro aparece el factor de transposición (Transposition Factor FT ), un factor de conversión entre la radiación horizontal y la radiación y la que incide sobre el plano. Haciendo clic sobre el botón “Shading graph” podemos ver de nuevo la carta solar con una serie de datos adicionales:

Figura 4.11- Shading Graph Carlos Espín Herráiz

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Si lo deseamos, podemos especificar la separación y la altura de los módulos fotovoltaicos haciendo clic sobre la opción “Shed diposition”, en el recuadro titulado “ More details”. Con ello

el programa abrirá una ventana como la siguiente:

Figura 4.12- Altura y separación de módulos

En ella podremos escoger, por ejemplo, la separación existente entre los módulos fotovoltaicos. Para modificarlos basta con mover los puntos rojos con el botón izquierdo del ratón. Tras ello pulsaremos el botón Close (Cerrar) para volver a la ventana anterior. En nuestro ejemplo, hemos escogido determinar la instalación según su potencia pico, y estableceremos que el valor de dicha potencia es de 10 kWp. Al hacer clic sobre el botón Next (Siguiente) pasaremos a una nueva ventana (figura 3.13) en la que escogeremos la tecnología de los módulos que se emplearán en la instalación. La ventana se encuentra dividida en varios apartados: 1. En el primero escogeremos el “Tipo de módulos”, pudiendo escoger entre módulos estándar, traslúcidos o dejarlos sin definir por el momento. 2.

En el segundo (cuadro de la esquina superior derecha) escogeremos el tipo de “Tecnología”: aquí podemos seleccionar células monocristalinas, policristalinas, o de

capa fina. 3. En el tercero (sobre la parte inferior izquierda) seleccionamos la “Disposición de los módulos”: tejado plano, fachada o tejado inclinado y montaje sobre el suelo.

4. En el cuarto, finalmente, podremos especificar el tipo de ventilación de los módulos. Es posible seleccionar las siguientes opciones: módulos independientes, ventilados o sin ventilación. Carlos Espín Herráiz

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Tras hacer clic sobre el botón OK, el sistema nos llevara de nuevo a la ventana inicial, clicando sobre “Resultados” veremos en primer lugar los datos de irradiación mensual y anual:

Figura 4.14- Resultados Carlos Espín Herráiz

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En segundo lugar, dispondremos de la previsión de producción eléctrica, por meses y año:

También podremos disponer de estos resultados en forma de tabla:


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Por último, podemos contar también con un presupuesto aproximado de la instalación. En él se distinguen los siguientes apartados: Coste de los módulos. Coste de las estructuras de soporte, del inversor y el cableado y del transporte y montaje.  

Se puede simular también un préstamo bancario para efectuar la inversión necesaria; especificando el número de años y el tipo de interés, el programa nos indicará el monto de las anualidades que deberán abonarse.


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4.1.1.2- Sistema aislado:

El pre-dimensionado en esta opción nos da una aproximación de la producción de energía del sistema fotovoltaico y la satisfacción de las necesidades del usuario, basándose en unos parámetros muy generales. Está enfocado para determinar el tamaño de la alimentación de la matriz óptimo y la capacidad de batería requerida para las necesidades del usuario. La energía solar de entrada se calcula en valores mensuales (tomando orientación del plano y el horizonte) , y requiere sólo los datos mensuales proporcionados por la base de datos. Además de la tensión de batería, que está relacionada con la alimentación del sistema en general y la extensión geográfica (debido a las perdidas óhmicas de distribución ), los dos parámetros básicos son: La autonomía deseada (en días), la cual determinara la capacidad de la batería. El LOL requerido, dando la potencia nominal del generador fotovoltaico.  

Después de dimensionar el sistema fotovoltaico con esta herramienta, para actuaciones reales debemos verificar mediante la realización de un horario detallado (opción “Diseño de proyecto”), usando componentes reales y teniendo en cuenta todas las perturbaciones del

sistema. En primer lugar nos encontraremos con la pantalla principal:

Figura 4.15- Pre-dimensionado sistema aislado

Después de definir la localización y el perfil de obstáculos como anteriormente hemos explicado de la instalación, accederemos a la pantalla de necesidades del usuario: Carlos Espín Herráiz

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Figura 4.16- Consumo diario del usuario

En esta pantalla indicaremos el número de componentes conectados a la electricidad, su potencia y el tiempo estimado de uso de dichos componentes, mostrándonos una aproximación del total. Una vez pulsado “OK” regresamos a la pantalla principal y por ultimo accedemos a la

pantalla de especificaciones del sistema (figura 3.17):

Figura 4.17- Especificaciones del sistema Carlos Espín Herráiz

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Al igual que en el pre-dimensionado de un sistema conectado a red podemos modificar la inclinación y orientación de los módulos fotovoltaicos. Por ultimo pulsando sobre “OK” tendremos acceso a los resultados (figura 3.18), que nos harán una idea de las siguientes variables:



La autonomía requerida en ausencia de sol, que determinara la capacidad de la baterías.



La probabilidad “Loss of Load”.



La colocación del sistema fotovoltaico.

El primer grafico nos muestra la potencia de la energía solar disponible, junto a las necesidades del usuario. El segundo nos muestra la media del estado de carga de la batería (valores bajos pueden llevar un deterioro más rápido de las baterías) y la distribución mensual del “PLOL”. La tercera grafica nos muestra un resumen en forma de tabla. Por último, la evaluación económica nos da una aproximación de la inversión económica y el precio de la energía.

Figura 4.18- Resultados


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Figura 4.18- Coste de la inversión

Ahora podemos jugar con los parámetros y ver de inmediato los resultados. Además de esto, se puede imprimir un informe o almacenar las gráficas y tablas en el portapapeles para exportarlos a otros softwares. Podemos guardar el proyecto, y cargarlo en otro momento para hacer comparaciones inmediatas.


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4.1.1.3- B ombeo:

Cuando dimensionamos un sistema fotovoltaico de bombeo, las restricciones básicas son la disponibilidad de energía solar durante el año, y la satisfacción de las necesidades de agua de los usuarios. El problema a resolver es la optimización del tamaño del generador fotovoltaico y las bombas.

Para ello, teniendo en cuenta las necesidades de agua y la profundidad de bombeo, y especificando algunas opciones técnicas generales, esta herramienta evalúa la potencia de bombeo y el tamaño de la matriz fotovoltaica necesaria. En cuanto a sistemas independientes, el dimensionado se puede llevar a cabo de acuerdo a una determinada probabilidad de que no se cumplan las necesidades de agua necesaria en el año.

La pantalla principal será la siguiente (figura 3.19):

Figura 4.19- Pre-dimensionado de un sistema de bombeo

Después de definir la localización y el perfil de obstáculos como anteriormente hemos explicado de la instalación, accederemos a la pantalla de sistema:


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La pantalla "Sistema" muestra un cuadro de diálogo donde se le pide que defina: En el panel de la derecha: la orientación del plano. Nota: el botón "Mostrar optimización" abre una pequeña herramienta que muestra el rendimiento de invierno según el plano orientación. Para los sistemas autónomos o de bombeo, la orientación del plano general debe ser optimizado de acuerdo con las peores condiciones, es decir, para la irradiación de invierno. 

En el panel de la izquierda: - Las necesidades de agua (anualmente, estacionalmente o los valores mensuales). - La presión nominal a la que se debe bombear (diferencia de nivel entre la salida de agua y la superficie de la fuente). - El diámetro y la longitud de las tuberías (opcionales, para pérdidas eventuales por fricción). - Una tecnología de las bombas (centrífugas para presiones bastantes bajas, de desplazamiento positivo para presiones altas). - Una estrategia de acoplamiento matriz- bomba, que afecta en gran medida el rendimiento del sistema. 


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Estos parámetros dan lugar a la determinación de la potencia nominal de matriz ( es decir, el poder STC instalado de acuerdo con las especificaciones del fabricante ) , y la potencia nominal de la bomba requerida . Estos son estimaciones aproximadas , ya que las actuaciones del sistema de bombeo son fuertemente dependientes de la tecnología de la bomba , la presión, velocidad de flujo.

Por ultimo accederemos a la pantalla de resultados, donde podemos visualizar: - O bien el volumen del tanque, o la autonomía del sistema en el día . Estos parámetros están acoplados, de acuerdo con las necesidades diarias de agua. - La " Pérdida de carga " de probabilidad ( P LOL ) , es decir, la fracción de tiempo durante el cual el operador aceptará que las necesidades no se cumplen ( depósito vacío ) .


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







El primer gráfico muestra el resultado de la potencia de energía solar disponible, junto con las necesidades de agua y energía del usuario. El segundo (disponible por los botones de acceso rápido a la izquierda) da el estado promedio de llenado del tanque, y la del agua que falta ( P LOL ) distribución mensual . La tabla contiene todos los valores mensuales, incluida la energía necesaria de respaldo eventual. Por último, la evaluación económica aproximada da una idea de la inversión y el precio del agua.

Ahora puedes jugar con los parámetros y ver de inmediato los resultados. Se puede imprimir un informe o almacenar gráficos y tablas en el portapapeles para exportarlo a otro software. También puede guardar su proyecto, y cargar otro para las comparaciones inmediatas.


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4.1.2- Diseñ o del pr oyecto:

Su objetivo es llevar a cabo un diseño de sistema a fondo con el uso de simulaciones detalladas por hora. En el marco de "proyecto” , el usuario puede realizar diferentes simulaciones del sistema y compararlas. Tendremos que definir la orientación del plano (con la posibilidad de ejes de seguimiento o montadas en una nave), y elegir los componentes del sistema específicos. Nos ayudara en el diseño de la matriz fotovoltaica (número de módulos fotovoltaicos en serie y en paralelo) dándonos el modelo del inversor elegido, la batería o la bomba. En un segundo paso, el usuario puede especificar más detalladamente los parámetros y analizar efectos como el comportamiento termal, el cableado, la calidad de los módulos, las pérdidas de desequilibrio y el ángulo de incidencia, horizonte (sombras lejanas) o sombras parciales de objetos cercanos a la instalación. Para los sistemas de bombeo, podemos probar varios diseños del sistema y compararlos entre ellos, con un análisis detallado de los comportamientos y eficiencias. Los resultados incluyen varias decenas de simulaciones variables, que podrán aparecer en los valores mensuales, diarios o por hora, e incluso podemos transferirlo a otro software. El "Diagrama de perdidas " es particularmente útil para la identificación de los puntos débiles del diseño del sistema. Se puede imprimir un informe técnico para cada ejecución de simulación , incluyendo los17203 parámetros utilizados para la simulación y los resultados principales. Se puede realizar una evaluación económica detallada utilizando los precios de los componentes reales, cualquier coste adiciones y condiciones de inversión. - Análisis de medidas de datos: cuando un sistema PV se está ejecutando y cuidadosamente monitoreado, esta parte (localizado en "Herramientas") permite la importación de los datos medidos (en casi cualquier formato ASCII) para mostrar tablas y gráficos de los resultados reales y para realizar comparaciones cercanas con las variables simuladas. El nivel "Diseño del proyecto (Proyect design)", es el más completo y permite al usuario: • Disponer de una base de datos de los componentes fotovoltaicos, y de posibles lugares

donde ubicar la instalación. • Indicar la orientación del panel, eligiendo entre múltiples configuraciones, como

orientación única, doble o seguimiento. • Definir el esquema de la instalación. Si la instalación está conectada a la red, el

usuario puede introducir la potencia deseada y elegir el modelo de inversor y de módulo fotovoltaico de la base de datos. Si el sistema es aislado el usuario primero tiene que definir su consumo eligiendo los electrodomésticos que tiene con su tiempo de operación. Además tiene que decidir los días de autonomía que tiene la batería. • Cálculo de sombras, mediantes diferentes modelos de estimación para su cálculo,

permitiendo dibujar la geometría del sistema completo y mostrando las sombras que se producen en función de la posición del sol, a lo largo del año. Carlos Espín Herráiz

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Cuando creamos un proyecto tenemos que definir: 

 

El nombre del proyecto, que lo identificara en la lista de archivos en nuestra librería de datos. La localización geográfica. La estación meteorológica como formato interno de PVsyst ( archivo .MET).

La relación entre la localización geográfica y la estación meteorológica puede ser de diferentes tipos. 

Finalmente el “Albedo – Settings” permite definir las características de albedo en la

localización del proyecto, así como algunos diseños y parámetros de dimensionado que pueden ser especificados para el proyecto. Los parámetros del proyecto están almacenados en un archive con la extensión .PRJ. Después de esto, podemos definir el sistema fotovoltaico con diferentes “Variantes” o “Versiones de cálculo”. Todas las variantes de cálculo unidas al proyecto tendrán el mismo

nombre del proyecto con extensiones VC0, VC1, etc. A continuación, procederemos a simular una instalación conectada a la red, pues son las más presentes actualmente.


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4.1.2.1- Sistema conectado a r ed

Si en la opción “Diseño del proyecto” procedemos a seleccionar instalaciones

conectadas a la red, nos aparecerá la siguiente pantalla:

Figura 4.21- Pantalla principal diseño de instalación conectada a red

Deberemos ir fijando todas las condiciones que nos pide „PVSyst‟ para poder simular.

Como podemos observar a la hora de realizar la simulación contamos con unos parametros de entrada obligatorios a introducir (“Input Parameters”) y unos opcionales.

Cuando todos los botones estén en verde se activará el botón de “Simulacion”. Para ello iremos paso por paso indicando lo que debemos realizar para un correcto funcionamiento del programa.

a) Proyecto (Project / Variant) Aquí elegimos el nombre del proyecto, la fecha de realización, y podremos elegir la localización (y por consiguiente los datos meteorológicos) de la ubicación donde instalaremos la planta fotovoltaica (Site and meteo figura 4.22). Si el sitio no está en la base de datos deberemos proceder a importarlo previamente, como explicamos en el apartado 4.2.1 (Importación de datos a PVsyst). Carlos Espín Herráiz

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Figura 4.22- Lugar y meteo.

También es donde tenemos la opción para abrir proyectos guardados anteriormente, e introducir nuevas variantes a un mismo proyecto (Figura 4.21).

b) Orientación (Orientation) En este apartado será donde indicaremos qué tipo de instalación se va a instalar. 

Fija: Determinando el grado de inclinación de los paneles si lo hubiera y el azimuth con respecto al sur. Si elegimos una configuración fija con plano orientado, un panel de información nos indica el correspondiente factor TF, la diferencia respecto a la orientación óptima, y la radiación disponible en el plano de inclinación escogido. Del mismo modo podremos observar si el ángulo que hemos seleccionado es el más óptimo o no pulsado en “ Mostrar optimización”



Seguimiento: Determinando los ángulos de seguimiento.


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Figura 4.23- Orientación en un plano fijo

Figura 4.24- Seguimiento a dos ejes


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c) Sistema (System) Esta es la herramienta que permite seleccionar los inversores elegidos, los módulos, la disposición de la matriz indicando el número de módulos en serie y en paralelo, y la potencia que dará nominal la instalación.

Figura 4.25- Pantalla sistema

Como vemos los inversores y módulos están ordenador por energía, fabricante y tensión. A continuación indicaremos el número de módulos en serie o paralelo. El sistema nos informará si colocamos demasiados módulos en serie cuando superemos la tensión del inversor, y del mismo modo nos indicará si está sobredimensionado.


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d) Perfil obstáculos (Horizon) Esta herramienta nos permite realizar un estudio del horizonte de la instalación y su posible generación de sombras en momentos determinados. Permite dibujar un esquema de los obstáculos frente a la instalación incluyendo este perfil en la simulación de sombras. (Figura 4.26).

Figura 4.26- Perfil de obstáculos en Jaén

La franja inferior se trata del día con menor altura solar del año que en nuestro hemisferio se trata del 21 de diciembre. La franja superior marca el día con más altura solar que es el 21 de junio. Cualquier obstáculo introducido dentro de esa franja nos proporcionará cierta cantidad de sombras a lo largo del año. Si el obstáculo supera la franja superior, el obstáculo no permitirá llegar la radiación durante todo el año. Las sombras pueden ser de dos tipos: cercanas o lejanas (más de 30 km) Para dibujar sombras cercanas y poder dibujar estos obstáculos podemos tener datos geométricos de los ángulos mediante trigonometría y de este modo poder determinar la sombra que me generaría por ejemplo un edificio según su altura (Altura del sol) y su anchura (azimut). Para dibujar sombras lejanas como podría ser una cordillera, el procedimiento es mediante una fotografía panorámica dirigida al sur dada por aparatos especializados.


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e) Sombras cercanas (Near shading) En este apartado podremos dibujar nuestra instalación y simular su comportamiento frente al sol observando las posibles sombras, tanto las creadas por los propios paneles como las creadas por el horizonte fijado en el apartado anterior.

Figura 4.27- Sombras cercanas

En este apartado deberemos decidir qué tipo de estudio respecto a las sombras se quiere simular. Como puede verse se tienen 3 tipos de opciones(figura 4.27): 





Sin sombras: Esta opción, indica al programa que no tenga en cuenta pérdidas por sombras. Si bien es la más sencilla y errónea, permitirá realizar un primer estudio rápido de las máximas producciones que se obtendrán. Sombras linéales: Para este modelo ya debe realizarse un diseño con el editor de planos de pvsyst. Al seleccionar este modelo, el programa considerará unas pérdidas lineales de manera que si está en sombra el 5% de un módulo su potencia disminuirá un 5%. Sombreado cadena de módulos: Este modelo es el más complejo pero también el más exacto. Debido a que le programa tiene una base de datos de los módulos y en dicha base de datos está indicado cómo están ubicados los diodos


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de bypass el programa podrá determinar en función de donde esté ubicada la sombra en el panel las pérdidas del string entero, estudiando célula a célula.

Una vez realizado estos pasos, debe aparecernos la pantalla de la siguiente manera:

f) Simulación (Simulation) Finalmente, si hemos parametrizado correctamente la instalación podremos simular el modelo y obtener un informe completo de los cálculos. Para ello deberemos elegir, la fecha entre la que se hará el estudio y pulsar en simulación.


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De aquí se obtendrá un informe que mostrará los datos principales como: 

Datos del proyecto: ubicación, tipo de instalación, información de catálogo de los módulos e inversor elegidos, pérdidas respecto a las condiciones STC,…



Si se ha hecho un esquema gráfico de la instalación para el cálculo de las sombras tendremos el dibujo, y un gráfico de las sombras en las trayectorias solares.



Gráficos del estudio de la potencia y del P.R. a lo largo del año y de las pérdidas, con una tabla con la radiación, temperatura, potencia y rendimientos a lo largo del año.



Diagrama de pérdidas y potencia nominal anual.

Figura 4.28- Resultados de la simulación


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A continuación mostraremos el informe de la simulación de esta variante, donde aparecen todos tipos de parámetros, gráficas y tablas:

Página 1 INFORME


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Página 2 INFORME


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Página 3 INFORME


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4.1.2.2- Sistema aislado:

Figura 4.29- Pantalla principal diseño sistema aislado

En primer lugar, deberemos designar al proyecto de igual manera que hemos realizado antes en el sistema conectado a red, veremos a continuación las diferencias entre cada uno de ellos a la hora de dimensionarlo: En primer lugar, deberemos rellenar las necesidades del usuario, haciendo un estudio de los componentes que tendremos, tanto como su consumo y sus horas de funcionamiento. (Figura 4.30)


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Figura 4.30- Necesidades del usuario

El siguiente paso, será acceder al botón de “Sistema”:


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Deberemos de seleccionar la batería y los módulos correspondientes para el correcto funcionamiento del sistema fotovoltaico, una vez hecho esto continuamos accediendo a “Regulator”:

Donde podemos escoger nosotros mismos el regulador, o ponerlo por defecto. Dándole a “OK” continuamos con el procedimiento. De igual manera al sistema conectado a red disponemos de las opciones de “Perfil de obstáculos” y “Sombras Cercanas”. Por último, simularemos y si todo está correcto nos aparecerá la pantalla de resultados, muy similar a la de la opción anterior:


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4.1.2.3- B ombeo:

La designación del proyecto la haremos de igual manera a lo comentado anteriormente. Lo primero que diferencia a los demás será las necesidades del usuario:

Figura 4.31- Necesidades usuario para sistema de bombeo Carlos Espín Herráiz

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En primer lugar, deberemos de seleccionar el tipo de sistema de bombeo: Pozo profundo hacia deposito: 



Lago o rio hacia deposito:


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

Presurización:

Según nuestra situación, elegiremos uno u otro, donde cada uno de ellos tendrá distintas variables a rellenar para su correcta instalación. Nosotros para continuar con el proceso, escogeremos la opción de un lago o rio hacia depósito:


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En primer lugar debemos de rellenar las casillas, previamente tendríamos que haber hecho un estudio acerca de la situación de nuestra instalación, del circuito hidráulico que deseamos instalar y de las capacidades de almacenamiento del tanque donde vamos a almacenar el agua bombeada. En segundo lugar, accedemos a la pantalla de necesidades de agua

De igual manera, como observamos nos piden que rellenemos las necesidades de agua según y las variaciones del cauce del rio según sus :   

Valores anuales Valores estacionales Valores mensuales

En la parte derecha, apreciamos un recuadro tipo resumen de nuestra instalación. El siguiente paso será diseñar el sistema de nuestra instalación clicando en “Sistema”,

accediendo a la siguiente pantalla (figura 4.31):


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Figura 4.31-Diseño sistema de bombeo

Aquí seleccionaremos, en primer lugar, el modelo de bomba, su potencia, tanto como sus dimensiones y su tecnología, y en segundo lugar, la disposición de los módulos fotovoltaicos, tanto como su tecnología y su potencia. El mismo programa nos ira indicando si estamos dimensionando la instalación correctamente con unos mensajes que aparecen en la parte inferior de nuestra selección. Como paso final debemos acceder a la pantalla de “Regulation” donde

escogeremos el inversor necesario. Por último, daremos a “Simulación” y obtendremos el informe final, al igual que en los

anteriores.


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4.2- Bases de datos: Al clicar en esta opción accederemos a su pantalla principal:

Figura – Pantalla principal Base de datos

Como podemos apreciar se distinguen dos columnas, a la izquierda base de datos del clima, y a la derecha base de datos de componentes. En la columna de la izquierda, refiriéndose al clima, el programa nos da acceso a las siguientes opciones: 

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Lugares geográficos: Incluye parámetros geográficos acerca de 200 lugares en el mundo, incluyendo datos mensuales del clima. Generación síntesis datos por hora: Genera datos por hora a través de los datos mensuales, a partir de la localización que nosotros indiquemos. Tablas y gráficos clima: Se trata de una poderosa herramienta de visualización y análisis de los datos de clima por hora. Importación base clima: Permite importar datos de clima de las bases de datos externas más populares ( PvGis, Meteonorm, NASA, etc). Importación de archivo clima ASCII: permite importar datos de clima diarios o por horas en cualquier formato ASCII.


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En la columna de la derecha, el programa nos permite acceder a la base de datos de los siguientes componentes, mostrándonos sus parámetros principales:        

Módulos Fotovoltaicos Inversores de red Baterías Reguladores de carga Generadores Bombas Reguladores de bombeo Fabricantes y Detallistas.


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4.2.1 I mport ación de datos a PVsyst

A continuación se va a estudiar dos métodos para obtener datos meteorológicos para el programa PVSyst. Datos a partir de PVGIS: 1. Para obtener los datos de PVGIS, lo primero de todo deberemos entrar en su página web (http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/apps4/pvest.php#) y seleccionar la ubicación deseada, en este caso, Jaén.

2. Una vez tengamos la ubicación seleccionada se procederá a seleccionar radiación a horizontal y la temperatura promedio diaria. 3. Seleccionaremos desde “location” hasta “year” y lo pegamos en un bloc de notas sin cerrarlo. Lo que hay que seleccionar se puede apreciar en la siguiente figura.


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4.

Se abre el programa PVsyst y se procede a entrar en la opción “Bases de datos .

5. En el apartado “ Importación base clima (import meteo data)”, seleccionaremos la opción “PV GIS”, pulsaremos la opción “Importar (Import)” y obtendremos los datos de lo copiado. Cambiaremos el nombre en “Lugar (Site)” por el que deseemos y procederemos a pulsar “Guarda Lugar (Save Site)”. De este modo en la base de datos del PVsyst queda guardada la ubicación nueva con los datos meteorológicos. (Figura 4.2)

Figura 4.2-Importacion de datos

Clicamos sobre el botón temperaturas, accediendo a la siguiente pantalla:


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Clicamos sobre “Importar Temperaturas” y a continuación a “OK”, completando de

esta forma el proceso de importación de datos. 6. Si pulsamos en “Muestra lugar (show data)” podremos observar los datos importados para cerciorarnos de que son correctos. 7. Le daremos a “Cerrar (close)” y tendremos los datos guardados. Datos a partir de datos reales: El procedimiento para introducir datos reales propios en pvsyst es tan sencillo como realizar el cálculo con los datos que tenemos con el formato de salida que se obtuvo mediante pvgis y substituir los datos que se obtuvieron y pegaron en el bloc de notas por los propios. A continuación se procedería a seleccionar de nuevo lo que era necesario para importar los datos desde pvgis y tendremos introducidos datos reales en pvsyst.


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4.3- Herramientas: Como dijimos anteriormente, esta opción proporciona una amplia elección de herramientas didácticas e informativas, como detallaremos a continuación:

Esta pantalla se encuentra dividida en dos columnas, en la primera de ellas, que aparece en la parte izquierda, aparecen todas las opciones relacionadas con la caja de herramientas solares: 

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Tablas/gráficos parámetros solares: Muestra tablas gráficas y tablas para geometría solar y la irradiación en los planos con cielo despejado. Comportamiento eléctrico del generador fotovoltaico: Mismatch, células sombreadas, características I/V de células sombreadas, etc. Factor de transposición: Factor de transposición, optimización del plano de orientación para climas específicos, etc. Cálculo climatológico mensual: Calculo rápido para climas con condiciones específicas (plano de orientación, horizonte, etc). Optimización Tensión funcional: Optimización de la tensión fija con respecto a MPP de un año completo.


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Manual de Usuario PVsyst

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