FUNCIONAMIENTO DE PVSYST. PVsyst es un software para el diseño de plantas solares fotovoltaicas. Cuenta con una base de datos actualizada, que contiene desde componentes hasta información climática de diferentes lugares alrededor del mundo. A pesar de esto, existen muchos lugares de los que PVsyst no tiene información, especialmente la región centroamericana. Para este tipo de casos el PVsyst permite importar la información del lugar de emplazamiento de un determinado proyecto. El lugar de emplazamiento del proyecto, en este caso, es Boquerón, localizado a unos 14 km al oeste de la ciudad de David. Dado que no hay información sobre este sitio, en la base de datos del programa, la data del lugar debe ser importada. El primer paso es cargar, en el programa, la información sobre la ubicación del proyecto y luego importar los datos climáticos. Para realizar esto, después de abierto el PVsyst, se procede en entrar en la opción “Bases de datos” como se muestra en la Figura D.1.
Figura D.1. Base de datos.
Al entrar a “Bases de datos”, se despliega una ventana como la mostrada en la Figura D.2. Esta permite importar diferentes tipos de información referente a la ubicación del proyecto y a los componentes utilizados en el mismo. En este caso, son de interés los datos sobre el clima y la ubicación del proyecto. Para importar esta información se da click en “Lugares geográficos”, como se aprecia en la Figura D.2.
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Figura D.2.Lugares Geográficos.
Al entrar en “Lugares geográficos” se despliega la ventana mostrada en la figura D.3. D.3. Se selecciona la opción “Nuevo” para importar los datos del lugar.
Figura D.3.Nuevo lugar.
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A continuación aparece la ventana donde se colocan los parámetros del lugar de emplazamiento. Estos parámetros involucran el nombre del lugar, el país, región, la latitud y longitud del lugar, la altitud, y el huso horario. La figura D.4 muestra D.4 muestra la ventana de “Parámetros del lugar geográfico”.
Figura D.4.Parámetros solicitados por PVsyst.
Debido a que aún no existe ningún parámetro, la opción de importar no está habilitada. Esta opción se habilita al llenar todos los parámetros solicitados por el programa. En la figura D.5 se D.5 se muestra la ventana con todos los parámetros llenos. Luego de lleno todos los parámetros, el paso a seguir es importar los datos climáticos. PVsyst permite obtener esta información de dos bases de datos climáticas, la de Meteonorm y la de la NASA. En este caso se importa la información climática de meteonorm, seleccionando esta opción y haciendo click en importar. La figura D.6 lo D.6 lo muestra con mayor detalle.
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Figura D.5.Importación de datos climáticos.
Al seleccionar “OK”, el programa automáticamente muestra los datos de radiación, temperatura y velocidad del viento.
Figura D.6.Climatología mensual.
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Al seleccionar “OK”, en la ventana de climatología mensual, el programa despliega la ventana mostrada en la Figura D.7. Es necesario guardar la información, para que pueda ser utilizada en cualquier proyecto, por lo cual se procede a salvar la información.
Figura D.7.Salvar la información.
El PVsyst también permite importar datos meteorológicos de fuentes externas. Para acceder a esta opción se da click en “importación base clima”, como se muestra en la figura D.8.
Figura D.8.IImportación base clima. �
En “Importación base clima” aparece la ventana que se muestra en la figura D.9. Aquí se selecciona la fuente externa de la que se tomarán los datos climáticos. En este caso se tomará como fuente externa la NASA. También es necesario colocar los parámetros del lugar de emplazamiento, al igual que en el caso anterior, la opción de “importar” aparece deshabilitada hasta que se carguen los parámetros solicitados por el programa. Se utilizan datos de Meteonorm y de la NASA para realizar la comparación de producción con dos fuentes de datos diferentes y así comprobar que con ambas fuentes la producción es similar. De ser así, esto aumenta la credibilidad de los datos con los que se trabaja.
Figura D.9.Datos de fuente externa.
Al colocar los parámetros automáticamente se habilita la opción de “Importar”, lo que permite obtener la información meteorológica de la fuente externa. La Figura D.10 muestra la ventana luego de haber cargado todos los parámetros.
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Luego de importar los datos se habilita la opción “guarda lugar” y después de dar click en “guardar lugar” se habilita opción “Crea meteo”. Al dar click en “crea meteo” se almacena la información en PVsyst y queda disponible par a utilizar.
Figura D.10.Importación de los datos de fuente externa.
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Figura D.11. Diseño del proyecto.
Para diseñar el proyecto, luego de haber creado la base de datos se escoge la opción “Diseño del proyecto” como se muestra en la Figura D.11. El proyecto es un sistema de conexión a red, por lo tanto, se escoge esta opción. Luego de escoger el tipo de proyecto a desarrollar se despliega una ventana como la que se muestra en la Figura D.12, aquí se escoge la opción nuevo proyecto y posterior a eso se oprime la pestaña “Lugar y Meteo”.
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Figura D.12.Nuevo proyecto.
Después de seleccionar la opción “Lugar y Meteo” se despliega una ventana como la que se muestra en la Figura D.13. Aquí se permite seleccionar el país donde se va a desarrollar el proyecto. Cuando se ha seleccionado el país, el programa permite escoger el lugar exacto del emplazamiento donde se desarrollará el proyecto. Tal y como se muestra en la Figura D.13, aquí se debe cargar la base de datos climática que se ha creado anteriormente. Luego de haber escogido el lugar, se selecciona la pestaña “Abrir” que está señalada con la flecha en la Figura D.14.
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Figura D.13.Selección del país.
Figura D.14.Selección del lugar.
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Al seleccionar la pestaña “Abrir” se despliega una ventana como la que se presenta en la Figura D.15. Se puede observar que se muestra tanto el nombre del país como el del lugar de emplazamiento, al igual que las coordenadas que se introdujeron al programa cuando se creó la base de datos. De ésta forma se puede corroborar que se están utilizando los datos meteorológicos del lugar deseado y no de alguno erróneo. Luego de verificar las coordenadas se selecciona la pestaña “OK”.
Figura D.15.Corroborar el lugar del proyecto.
Como se muestra en la Figura D.16, ahora se selecciona la pestaña de “Albedo-settings”, aquí se despliega una ventana como la que se muestra en la Figura D.17. Al desplegarse la pestaña de albedo podemos observar los parámetros que se muestran en la Figura D.17, en este caso se considera que el valor de 0.20 es adecuado para el área de emplazamiento, por tal motivo no se modifica. El albedo revela el nivel de radiación reflejado por una superficie en comparación a la radiación total que recibe, por lo tanto, se indica en términos porcentuales. De acuerdo a los especialistas, el planeta Tierra tiene un albedo medio cercano al 38% respecto a la radiación solar. En las superficies claras, el albedo es más elevado que en las superficies más oscuras. Mientras que la nieve tiene un albedo del 86% (es decir, refleja el 86% de la luz que recibe), los desiertos se ubican en torno al 21%, los bosques llegan al 8% y los mares apenas alcanzan entre el 5% y el 10%. Esto quiere decir que una superficie cubierta de nieve refleja mucha más luz que un océano. Cuando el albedo es alto, la temperatura en el planeta tiende a descender debido a que la radiación del sol, en su mayor parte, no es absorbida, sino reflejada. En cambio, ��
si el albedo es bajo, el planeta se calienta: el porcentaje de radiación solar que absorbe la superficie es muy alto. [ http://definicion.de/albedo/]
Figura D.16.Albedo-settings.
Figura D.17.Valores de albedo.
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En la misma sección “Albedo” se muestra la pestaña “Design conditions”, al seleccionar ésta se puede modificar la restricción de temperatura mínima. Debido a que en nuestro país es prácticamente imposible llegar al valor de temperatura predefinido por el programa en -10°C, se cambia la restricción de temperatura a 10°C. Luego se selecciona la pestaña “Ok” y se regresa a la ventana de designación del proyecto. La Figura D.19 muestra el cambio realizado a la temperatura mínima.
Figura D.18.Desing conditions.
Figura D.19.Temperatura mínima a 10°C.
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Como se muestra en la Figura D.20, ahora se selecciona la pestaña orientación, la pestaña muestra su letra en rojo dejando saber que los parámetros aún no han sido configurados.
Figura D.20.Orientación.
Al seleccionar la pestaña orientación se despliega una ventana como la que se muestra en la Figura D.21, posterior a esto se debe guardar el archivo con la configuración que se ha realizado anteriormente.
Figura D.21.Salvar proyecto. ��
Al guardar el archivo se despliega una ventana como la que se muestra en la Figura D.22, en ella se muestra información como por ejemplo el tipo de campo. Esto se refiere al tipo de estructura a la cual va fijada el módulo, en este caso es plano inclinado fijo, pero también puede ser colocado con seguidores solares tanto en un eje como en dos ejes.
Figura D.22.Tipo de campo.
Figura D.23.Optimización con respecto a la estación.
En ésta ventana también se puede optimizar la instalación dependiendo de la temporada en que se utilizará. Basándose en esto se selecciona una mayor producción en la estación seca, la estación lluviosa o, como en este caso, una producción anual. ��
Otro parámetro que se puede modificar en ésta ventana es la inclinación del plano, con esto se pueden disminuir las pérdidas del sistema como se muestra en la Figura D.24, donde el plano con una inclinación de 30° posee pérdidas de 2.8%.
Figura D.24.Inclinación del plano a 30°.
En la Figura D.25 se puede observar que los paneles con una inclinación de 15° poseen pérdidas de 0.0%, por lo tanto se han fijado con ésta inclinación para disminuir las pérdidas lo máximo que sea posible y además facilitar el corte de la hierba o algún tipo de mantenimiento que en determinado momento se deberá dar a los paneles. Luego de fijar el ángulo de inclinación podemos observar los valores de la optimización de forma numérica como se puede observar en la Figura D.25. También se puede observar de forma gráfica al seleccionar la pestaña mostrar optimización que se muestra en la Figura D.26.
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Figura D.25.Inclinación del panel a 15°.
Figura D.26.Mostrar optimización.
Al seleccionar la pestaña mostrar optimización se desplegará una ventana como la señalada en la Figura D.27, donde se puede observar la inclinación y la orientación del plano de forma gráfica. Para volver a mostrar los valores de forma numérica solo se hace doble click sobre las gráficas y se selecciona la pestaña “OK” para volver a la designación del proyecto. ��
Figura D.27.Gráfica de optimización.
Figura D.28.Ventana designación del proyecto.
Se puede observar que la pestaña de orientación se encuentra en verde esto significa que los parámetros han sido modificados de forma correcta y que no existe ningún error. Ahora se ��
selecciona la pestaña “Sistema”, se puede observar que se encuentra en rojo, al igual que las demás, informa que los parámetros no han sido configurados. Luego de seleccionada la pestaña “Sistema” se desplegará una ventana como la que se muestra en la Figura D.29. Lo primero que se debe hacer es seleccionar el número de tipos de sub-campos. Los sub-campos pueden ser iguales o diferentes, en este caso son cuatro subcampos iguales, por lo tanto se realiza el diseño para uno solo. Al diseñar un solo sub-campo los resultados de producción de la planta deben ser multiplicados por el total de sub-campos que posee el proyecto, es decir, por cuatro.
Figura D.29.Número de tipos de sub-campos.
Se puede realizar el dimensionamiento del proyecto bajo los parámetros de potencia nominal deseada o superficie disponible. PVsyst permite al usuario escoger entre estos dos parámetros
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para efectuar el dimensionado de la planta, en este caso se diseña en base a potencia deseada.
Figura D.30.Dimensionado en base a potencia.
Para seleccionar los módulos fotovoltaicos lo primero que se debe realizar es colocar la marca de los paneles que se desean utilizar. Para esto se puede buscar en la lista de marcas que ofrece el programa, y en el caso de que la marca deseada no se encuentre en la base de datos existente, se puede crear e importar. Posteriormente el programa cargará la lista de paneles correspondientes a la marca seleccionada por el usuario, permitiéndole escoger el deseado. La Figura D.31 muestra con detalle lo que se acaba de explicar.
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Figura D.31.Selección del módulo fotovoltaico.
Luego de los módulos, el siguiente dispositivo que se debe seleccionar es el inversor y para esto al igual que con los módulos, el primer paso es seleccionar la marca del inversor. Si esta marca no se encuentra disponible en la base de datos, se puede crear e importar. Luego de seleccionar la marca del inversor, se procede a seleccionar el inversor que cumpla con las características deseadas. A continuación la Figura D.32 muestra cómo seleccionar el inversor que utilizará PVsyst para dimensionar el sub-campo.
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Figura D.32.Selección del inversor.
Luego de seleccionar el inversor, PVsyst permite escoger el número de módulos en serie y el número de cadenas, de acuerdo a un rango de posibilidades establecidas por el mismo. PVsyst también muestra la relación de potencia nominal, la cual establece que la potencia instalada en módulos fotovoltaicos es un 24 % mayor que la potencia nominal del inversor. Esto se señala en la Figura D.33, donde se observa también la cantidad de módulos utilizados y la superficie que ocupan los mismos.
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Figura D.33.Diseño del generador fotovoltaico.
En la Figura D.34 se muestran las características del proyecto en condiciones estándares de 2 medida, irradiancia de 1000W/m y una temperatura de 50°C. También se muestra la corriente en el punto de máxima potencia IMPP y la corriente de cortocircuito ISC del sub-campo.
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Figura D.34. Características del proyecto.
Después de haber configurado los parámetros del sistema, se puede observar en la Figura D.35 que la etiqueta “Sistema” se encuentra en color verde, indicativo de que el sistema no tiene errores. Luego se procede a configurar el perfil de obstáculos. Se puede observar que esta etiqueta se encuentra en color verde, esto se debe a que por defecto el programa viene configurado para que no exista ningún obstáculo, y en caso de existir se deberá ser configurado. Al seleccionar la pestaña de “Perfil obstáculos” se despliega una ventana como la mostrada en la Figura D.36. Si existe algún obstáculo cerca del proyecto, se puede simular colocando la altura del mismo en el área que se señala en la Figura D.36. En este caso no existen obstáculos cercanos al proyecto.
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Figura D.35. Perfil de obstáculos.
Figura D.36. Trazado de la línea del perfil de obstáculos. ��
La pestaña “Sombras cercanas” que aparece en la Figura D.37, aunque no ha sido modificada, aparece en color verde debido a que el programa está predeterminado para realizar la simulación sin sombreado. Si se desea realizar la simulación del proyecto tomando en cuenta las sombras cercanas, PVsyst permite al usuario configurar el tipo de sombra que desea simular. El sombreado puede ser de dos tipos, sombreado lineal y sombreado según cadenas de módulos. Alternativamente el PVsyst también admite la simulación sin sombreado, esta opción asume que no existe ningún tipo de sombras en el proyecto. En la realidad es prácticamente imposible que no exista ningún tipo de sombra en un determinado proyecto, por lo cual el objetivo del diseño es reducir al máximo las pérdidas ocasionadas por las sombras sobre los paneles. En este caso se realiza la simulación con sombreado según cadenas de módulos. Lo siguiente a realizar es la construcción de la estructura, para esto se da click en “Construcción/Persperctiva”. Ver Figura D.38.
Figura D.37.Sombras cercanas.
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Figura D.38.Construcción/Perspectiva.
Al dar click en “Construccion/Perspectiva”, automáticamente se despliega la ventana mostrada en la Figura D.39.
Figura D.39. Ventana “Construcción/Perspectiva”. ��
Para construir la estructura se realiza el procedimiento mostrado en la Figura D.40. Debido a que el proyecto está compuesto por varias cadenas de strings se da click en “Planos FV en cadenas”.
Figura D.40.Seleccionar planos FV en cadenas.
Aparece la ventana de la Figura D.41 donde es necesario introducir los datos solicitados por el programa para que pueda realizar el cálculo de pérdidas por sombreado. Se considera una estructura de ocho ramas con una separación de 6.6 m y una inclinación de 15°. El ancho y el largo corresponde a las medidas de una fila y sus valores se obtienen de las dimensiones de los paneles utilizados en el proyecto. La fila de cada estructura, para la simulación del sombreado, cuenta con dos paneles a lo ancho y doscientos cincuenta y cinco a lo largo. La Figura D.41 muestra con detalle los parámetros y cómo se aprecia la formación de la estructura en la ventana.
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Figura D.41.Configuración del campo receptor.
Para salir satisfactoriamente en de la ventana se da click en “OK” y se puede apreciar la vista global de la estructura creada como muestra la Figura D.41. Para el cálculo de pérdidas por sombreado según cadenas de módulos, también es necesario cargar en el programa el número de cadenas (strings) existentes en cada fila. La estructura cuenta, en este caso, con trece strings a lo ancho y dos strings a lo alto. Estos parámetros se introducen primero accediendo a la ventana de “repartición campo receptor en cadena del módulo”. A esta ventana se accede dando click en “repartición en cadena del módulo”, mostrada en la Figura D.42.
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Figura D.42.Campo receptor.
Después de dar click en “Repartición en cadena del módulo”, se abre la ventana “Repartición campo receptor en cadena del módulo”, mostrada en la Figura D.43. Aquí se cargan los parámetros del número de cadenas a lo ancho y alto de cada estructura. Se selecciona “OK” para salir y guardar los parámetros que se han introducido.
Figura D.43.Repartición campo receptor. ��
Para finalizar de manera exitosa es necesario crear las tablas de factor de sombreado, para esto solo se hace click en “Tabla”, el PVsyst se encarga de crearla automáticamente.
Figura D.44.Selección de Tabla del factor sombreado.
El PVsyst genera la tabla que se muestra en la Figura D.45. Con esto queda realizado el diseño del sombreado en el proyecto.
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