Operación óptima de una planta fotovoltaica basada en paneles bifaciales.

Abstract

En los últimos años ha aumentado exponencialmente el uso de las tecnologías fotovoltaicas a nivel mundial debido a varios factores como la disminución del costo de las plantas fotovoltaicas. Chile es un país privilegiado en cuanto al recurso solar ya que posee los mayores niveles de radiación solar a nivel mundial en el Desierto de Atacama, es por estos motivos que se han instalado mega plantas fotovoltaicas y se prevé que este tipo de instalaciones incrementaran en los próximos años. En este trabajo se busca evaluar diversas tecnologías disponibles para poder decidir qué tipo de tecnología instalar en el desierto y con qué condiciones de operación, para ello se analizan diversos aspectos de las plantas fotovoltaicas. En primer lugar se presenta un modelo matemático de la radiación solar que incide sobre los paneles solares y así poder estimar la cosecha de radiación solar que pueden recibir los paneles solares mono faciales y bifaciales, para determinar cuáles son las condiciones de operación que logran la mayor cosecha en el Desierto de Atacama. Luego se realiza un análisis de los costos asociados a cada una de las condiciones de operación y en base a los costos de montaje, operación, mantención y a la capacidad de generación por toda la vida útil de la planta se selecciona la mejor alternativa de instalación. Además, se modela y simula una planta fotovoltaica con capacidad de operación frente a condiciones de sombreado parcial. Finalmente, se construye una planta prototipo para validar los modelos matemáticos y algoritmos de control propuestos. Entre los resultados de este trabajo están el procedimiento para determinar los ángulos óptimos de operación para maximizar la cosecha solar para las tecnologías estudiadas, además conocer el costo nivelado de la energía de las distintas plantas fotovoltaicas para determinar la condición que minimiza el costo de producción de energía. Además se diseñan, simulan e implementan diversos algoritmos necesarios para controlar una planta fotovoltaica conectada a la red eléctrica, principalmente se proponen algoritmos de control predictivo aplicados a un convertidor multinivel, los cuales fueron programados de una forma distinta a la convencional, logrando una significativa reducción de costo computacional.