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Proyecto Fin de Carrera Ingeniería Industrial
INSTALACIÓN DE LÁMINAS FOTOVOLTAICAS EN BLOQUE DE
VIVIENDAS
Autor:
Javier Antonio Llopart Sánchez
Tutor:
Francisco Javier Pino Lucena
Profesor Contratado Doctor
Departamento de Energética Escuela Técnica Superior de Ingeniería
Universidad de Sevilla Sevilla, 2014
I. Agradecimientos
A mi familia
A mis maestros
II. Resumen
En el presente proyecto se tiene por objetivo definir y calcular todos los elementos necesarios para
crear un sistema de generación solar fotovoltaica basado en captadores de lámina delgada flexible que permita
en términos económicos el ahorro en suministro eléctrico de un edificio formado de nueve bloques y con un
total de 72 viviendas en Alcalá de Henares. Madrid.
La energía generada será autoconsumida en la medida en que esto sea posible y se deben gestionar los
excedentes del modo más óptimo posible, tratando siempre de lograr el mejor aprovechamiento de la energía
generada.
En cuanto a la metodología, y dada la dificultad que acarrea el edificio y las diferentes orientaciones
en que será necesario ubicar los captadores se empleará la simulación 3D del edificio mediante software para
el cálculo de la energía generada por el sistema.
El proyecto contiene una introducción al estado actual del mercado fotovoltaico, una aproximación al
perfil de uso de la electricidad en el caso de estudio, un estudio del estado de la lámina delgada y sus
tecnologías, descripción del edificio objeto, dimensionado del sistemas, evaluación económica del mismo y
conclusiones sobre los resultados obtenidos.
III. Índice
I. AGRADECIMIENTOS III
II. RESUMEN IV
III. ÍNDICE V
IV. ÍNDICE DE TABLAS VII
V. ÍNDICE DE FIGURAS 9
VI. MEMORIA DESCRIPTIVA 10
1. INTRODUCCIÓN. NECESIDADES DE UTILIZACIÓN DE ENERGÍA SOLAR. 11
1.1 APROXIMACIONES AL PERFIL DE USO DE LA ENERGÍA. 14
2. ESTADO DEL ARTE DE LÁMINAS FOTOVOLTAICAS. 19
2.1 SUSTRATO TRANSPARENTE. 22 2.2 CAPA CONDUCTORA BASADA EN UN ÓXIDO DE METAL TRANSPARENTE (TCO). 22 2.3 CAPA VENTANA 22 2.4 ABSORBENTE 23 2.5 CONTACTO POSTERIOR 24 2.6 ENCAPSULANTE + SUSTRATO POSTERIOR. 24 2.7 FABRICACIÓN DE MÓDULOS DE LÁMINA FLEXIBLE. 24 2.8 RENDIMIENTOS Y UTILIZACIÓN DE TECNOLOGÍAS. 25 2.9 MODELO MATEMÁTICO CAPTADORES SOLARES 28
3. DEFINICIÓN DEL BLOQUE DE VIVIENDAS. 33
4. DIMENSIONADO DEL SISTEMA FOTOVOLTAICO. 34
4.1 DATOS DE SITUACIÓN: 34 4.2 SELECCIÓN DEL MÓDULO A UTILIZAR (CRITERIOS DE SELECCIÓN) 34 4.3 ELABORACIÓN DE AÑO METEOROLÓGICO TIPO PARA EL EMPLAZAMIENTO. CLIMATOLOGÍA. 35 4.4 ANÁLISIS DE SOBMBRAS Y DISTINTAS UBICACIONES DISPONIBLES DE CAPTADORES FV. 36 4.5 COMPRARACIÓN DE DISTINTAS SUPERFICIES Y ORIENTACIONES. 36 4.6 SELECCIÓN DE LOS INVERSORES Y DE LA CONFIGURACIÓN: GENERADOR FV – INVERSOR 37 4.7 SELECCIÓN DE LAS UBICACIONES DEFINITIVAS DE LOS GENERADORES FV Y TRAYECTOS DE CC. 38 4.8 SELECCIÓN Y CÁLCULO DEL SISTEMA SOPORTE DEL CAMPO FOTOVOLTAICO 38 4.9 UBICACIÓN DE INVERSORES (CAJAS DE CORRIENTE CONTINUA, CAJA DE CORRIENTE ALTERNA) 39 4.10 CÁLCULO Y ESQUEMA ELÉCTRICO DE LA INSTALACIÓN 39
5. ANÁLISIS ECONÓMICO. 40
5.1 PRESENTACIÓN DE DATOS ECONÓMICOS OBTENIDOS DE LA SIMULACIÓN.- 41 5.2 PRESUPUESTO DE EJECUCIÓN Y PARÁMETROS ECONÓMICOS. 44
6. CONCLUSIONES. 48
VII. MEMORIA DE SIMULACIONES
VIII. MEDICIONES Y PRESUPUESTO
IX. PLIEGO DE CONDICIONES
X. ESTUDIO BÁSICO DE SEGURIDAD Y SALUD
XI. PLANOS Y ESQUEMAS
XII. ANEXOS
XII. RESUMEN Y CONCLUSIONES
IV. Índice de Tablas
TABLA 1-1. POTENCIA INSTALADA MÁXIMA 72 VDAS. Y PORTALES. 15
TABLA 1-2. CONSUMOS MEDIOS VIVIENDAS Y PORTALES. 17
TABLA 1-3. CONSUMOS MEDIOS VIVIENDAS Y PORTALES POR MESES. 18
TABLA 2-1. VENTAJAS E INCONVENIENTES CIS 20
TABLA 4-1. RESULTADOS SIMULACIÓN EN PVSYST. 38
TABLA 5-1.EVALUACION ENERGÉTICA DE LA INSTALACIÓN. 41
TABLA 5-2.AUTOCONSUMO Y DEMANDA CUBIERTA. 42
TABLA 5-3.EVALUACION ECONÓMICA MENSUAL. 43
TABLA 5-4.TARIFAS HORARIAS DE LA ELECTRICIDAD. 43
TABLA 5-5.PRESUPUESTO DE EJECUCIÓN MATERIAL. 44
TABLA 5-6.RESUMEN DEL PRESUPUESTO. 44
TABLA 5-7.RESUMEN DE INGRESOS/COSTOS. 46
TABLA 5-8.FLUJO DE CAJA ANUAL. 47
TABLA 6-1 COMPARATIVA INSTALACIÓN FV EN EDIFICIOS SI-C VS CIS 49
V. Índice de Figuras
FIGURA 1-1. MW INSTALADOS EN EUROPA 2012 12
FIGURA 1-2. MW INSTALADOS EN EUROPA 2013 12
FIGURA 1-3. DISTRIBUCIÓN INSTALACIONES FV EN ALEMANIA 2008 13
FIGURA 1-4. DISTRIBUCION DIARIA AUTONCONSUMO PARCIAL TÍPICA 14
FIGURA 1-5. DISTRIBUCIÓN DIARIA MEDIA DE CONSUMOS CASO DE ESTUDIO. 15
FIGURA 1-6. PERFILES DE CONSUMO MEDIO Y GENERACIÓN FV CASO DE ESTUDIO. 16
FIGURA 1-7. DISTRIBUCIÓN DIARIA MEDIA BALANCE DE CONSUMO CASO DE ESTUDIO. 16
TABLA 1-8. PERFIL GENERACIÓN Y TARIFAS HORARIAS DE ELECTRICIDAD. 18
FIGURA 2-1. CONEXIÓN DE SUPERESTRATOS EN CIS 21
FIGURA 2-2. ESTRATOS SCUIN, TDCD, Y SI-AMORFO TÍPICOS. 21
FIGURA 2-3. CAPAS P-I-N SI-A(:H). 23
FIGURA 2-4. EVOLUCIÓN DE EFICIENCIA MÁXIMA DE CÉLULA POR TECNOLOGÍA. 25
FIGURA 2-5. CUOTA INSTALACIÓN MUNDIAL POR TECNOLOGÍA DE CÉLULA. 26
FIGURA 2-6. CUOTA INSTALACIÓN MUNDIAL POR FABRICANTE, 2012. 26
FIGURA 2-7. CUOTA INSTALACIÓN MUNDIAL DE CIS POR FABRICANTE. 27
FIGURA 2-8. EVOLUCIÓN DE POTENCIA FV INSTALADA ANUAL POR PAÍSES 2012. 27
FIGURA 2-9. EVOLUCIÓN DE POTENCIA FV INSTALADA ANUAL POR PAÍSES 2013. 28
FIGURA 2-10. UNIÓN P-N DE UN CAPTADOR FVDE SI-C. 28
FIGURA 2-11. CURVAS I-V CAPTADOR PVL-144 UNI-SOLAR. 29
FIGURA 2-12. MODELO ELÉCTRICO CAPTADOR FV. 30
FIGURA 2-13. COEFICIENTES DE PÉRDIDAD CON LA TEMPERATURA. 31
FIGURA 2-14. CONEXIÓN DE DIODOS DE BYPASS EN FV. 31
FIGURA 4-1 MODELO DE SUPERFICIES DISPONIBLES. 36
FIGURA 5-1.TARIFAS HORARIAS DE LA ELECTRICIDAD. 43
FIGURA 5-2.FLUJO DE EFECTIVO ACUMULADO (€). 45
Introducción. Necesidades de utilización de energía solar.
10
VI. Memoria Descriptiva
11 INSTALACIÓN DE LÁMINAS FOTOVOLTAICAS EN BLOQUE DE VIVIENDAS
1. INTRODUCCIÓN. NECESIDADES DE UTILIZACIÓN DE ENERGÍA SOLAR.
En el presente proyecto vamos a estudiar la viabilidad técnico-económica de la instalación de un
sistema de generación eléctrico mediante láminas fotovoltaicas flexibles en un edificio de viviendas situado
en la localidad de Alcalá de Henares, Madrid.
El objetivo es definir todos los elementos necesarios para constituir un sistema de generación
fotovoltaico que permita reducir en condiciones de viabilidad económica el consumo general del edificio
cubriendo una parte o el total de las necesidades de energía eléctrica de un conjunto de 72 viviendas situadas
en un núcleo urbano con conexión a red. Esta conexión a red debe además permitir gestionar los excedentes
de energía eléctrica cuando estos se den y compensar la falta de generación en los periodos de no producción
o en aquellos donde la demanda supere a la generación.
Además del objetivo de generar energía eléctrica limpia, se pretende mejorar la calificación
energética de las viviendas con la intervención y obtener otras mejoras como la del comportamiento de
algunas zonas frente a la impermeabilidad ante las lluvias y agente atmosféricos.
Partiremos de la restricción de emplear láminas fotovoltaicas flexibles buscando lograr también una
buena integración arquitectónica, si bien, se realizará comparativa económica en horizontes temporales a
medio y largo plazo que permita comparar la competitividad entre los tipos de tecnologías junto a sus
ventajas e inconvenientes.
La evolución mundial y europea de la tecnología fotovoltaica resulta prometedora, aunque en
España no está teniendo quizá el apoyo necesario para que el aumento de potencia instalada en esta
tecnología pueda asemejarse a lo que viene siendo una tendencia en otros países de nuestro entorno.
En el año 2012 la potencia instalada en sistemas fotovoltaicos fue la mayor de todas en Europa, y la
segunda sólo por detrás de la eólica en 2013, sufriendo además un claro declive la instalación de centrales de
carbón y Fuel-Oil por ejemplo.
Introducción. Necesidades de utilización de energía solar.
12
FIGURA 1-1. MW INSTALADOS EN EUROPA 2012
FIGURA 1-2. MW INSTALADOS EN EUROPA 2013
Tomando como ejemplo el modelo alemán, el cual es uno de los máximos responsables del aumento
de los MWh instalados en sistemas fotovoltaicos en Europa, podemos observar que la instalación en techos
de viviendas e industrias ha supuesto el 89 % de la potencia total instalada. Pero además, la mayoría de ellas
no son grandes instalaciones, sino más bien instalación de sistemas de tamaños relativamente pequeños en
zonas apropiadas para ello en construcciones existentes, frente a las grandes instalaciones y centrales que no
suponen más del 11 % en el global.
13 INSTALACIÓN DE LÁMINAS FOTOVOLTAICAS EN BLOQUE DE VIVIENDAS
FIGURA 1-3. DISTRIBUCIÓN INSTALACIONES FV EN ALEMANIA 2008
De hecho, puede observarse que el caso que nos ocupa en el ejemplo actual en España, estaría
incluido dentro de este porcentaje del 89% que incluye tanto edificios unifamiliares como
macrocomunidades de viviendas y techos de naves industriales y centros comerciales.
El creciente aumento del precio de la electricidad abre la posibilidad al autoconsumo como forma de
mejora económica de nuestro propio abastecimiento. En esta situación los sistemas solares cobran fuerza,
toda vez que pueden resultar competitivos aportando además otra serie de posibles ventajas. Ni que decir
tiene que además la energía obtenida se considera limpia y renovable y que ahorra importantes pérdidas de
distribución al generar la energía muy próxima al propio lugar de su consumo. A esto debe unirse el hecho
de que se viene reduciendo los consumos eléctricos en general en las viviendas por su alto coste y por el uso
de equipos más eficientes. En particular el empleo de iluminación LED, ha reducido de forma notable el
consumo en este concepto que además se produce en horarios que en general no existe generación
fotovoltaica. Otra ventaja en el uso de energía Fotovoltaica en autoconsumo es su buen acople con las
máquinas de refrigeración para acondicionamiento de aire. Esta buena sintonía de acople en horarios de uso,
y dado que la calefacción en estos bloques es de origen térmico mediante gas natural, conllevarán que el
gasto eléctrico en acondicionamiento tendrá un buen sincronismo con la generación fotovoltaica.
Introducción. Necesidades de utilización de energía solar.
14
1.1 Aproximaciones al perfil de uso de la energía.
Para el estudio de esta instalación, hemos de partir de la base de que existe posibilidad de
autoconsumo y venta a red, es decir, existe conexión desde los bloques de viviendas a un centro de
transformación que permita la evacuación de la energía generada que no haya sido auto-consumida.
Uno de los problemas más significativos para el consumidor eléctrico doméstico con respecto a la
generación fotovoltaica es precisamente el hecho de que para un día tipo de consumo/generación, se crea un
excedente de energía por el diferente acoplamiento. Para generar un consumo neto cero, sería necesario
permitir la evacuación de esta energía excedente y que se realizara un balance neto entre energía generada y
energía consumida. Este aspecto es uno de los más complejos de resolver actualmente según se encuentra la
actual normativa en España.
FIGURA 1-4. DISTRIBUCIÓN DIARIA AUTOCONSUMO PARCIAL TÍPICA
El conjunto de viviendas, está formado por nueve bloques, de ocho viviendas cada uno en dos
tipologías constructivas 3D y 4D. Dado que no se conoce con exactitud el perfil de consumo, habremos de
realizar aproximación de cálculo basada en:
Perfiles de consumo (aproximación basada en potencias instaladas, en los equipos y hábitos
de consumo).
Coste de la tarifa eléctrica.
A tener en cuenta el hecho de que en la actualidad existe un contrato de suministro eléctrico por
vivienda, 1 por portal siendo un total de 9 y uno de la macrocomunidad formada por el conjunto de los 9
portales que comparten el patio. Por tanto existen un total de 82 contratos de BT en el conjunto de la
manzana, con las siguientes potencias máximas instaladas (sin tener en cuenta coeficientes de
15 INSTALACIÓN DE LÁMINAS FOTOVOLTAICAS EN BLOQUE DE VIVIENDAS
simultaneidad):
Rótulos de fila Potencia instalada (kW) Potencia instalada total
3D 6,75 432
4D 6,75 54
Portales 6,5 58,5
Macrocomunidad 3,3 3,3
Total general 547,80
Tabla 1-1. Potencia instalada máxima 72 vdas. y portales.
En muchos casos sobretodo de viviendas los contratos de suministro de luz serán mucho menores,
pero en previsión de potencia según RD 842/2002 se previeron en su día estos valores de 6.750 W por
vivienda.
En el anexo de cálculo se adjuntan las estimaciones realizadas a partir de los datos de consumo medio
por vivienda y número de elementos de consumo. Con ellos se observan los siguientes elementos tipo
extraídos de sus valores medios.
FIGURA 1-5. DISTRIBUCIÓN DIARIA MEDIA DE CONSUMOS CASO DE ESTUDIO.
Aunque estos datos resultan de la media anual para un día tipo, existe una incertidumbre debida a las
simultaneidades instantáneas que puedan darse en cada caso entre los 72 usuarios y sobre todo, la media
establece un día tipo apropiado para la mayoría de días laborales, pero probablemente en periodos
vacacionales y fin de semana puede albergar diferencias notables. En un caso real convendría por tanto un
Introducción. Necesidades de utilización de energía solar.
16
registro de datos medidos con registradores eléctricos que permitiera modelar la varianza de los datos con
respecto a estos valores medios estimados. Todo lo anterior está referido a los consumos energéticos
eléctricos. Para valores de potencia instantánea, el cálculo aún resultaría más complejo, y el estudio de
maximetros sería muy necesario para la toma de decisiones como potencia a contratar por horarios.
A continuación se muestra la trasposición del perfil medio de generación extraído de simulaciones de
generación fotovoltaica.
FIGURA 1-6. PERFILES DE CONSUMO MEDIO Y GENERACIÓN FV CASO DE ESTUDIO.
A la vista de este gráfico (recordemos que normalizado), en caso de equilibrio neto existiría un
excedente de energía entre aproximadamente las 9:00 horas y 20:00 horas, y un consumo mayor que
generación y por tanto necesidad de compra de energía de la red para el resto de horas.
FIGURA 1-7. DISTRIBUCIÓN DIARIA MEDIA BALANCE DE CONSUMO CASO DE ESTUDIO.
17 INSTALACIÓN DE LÁMINAS FOTOVOLTAICAS EN BLOQUE DE VIVIENDAS
Obviamente el gráfico está construido con datos medios y horarios que variarán cada día con el
consumo real y con las horas solares e irradiación global presentes en cada jornada.
Aunque en este proyecto trataremos de aproximarnos al balance neto de energía para las necesidades
detectadas, las primeras simulaciones para las superficies disponibles ya nos adelantan que esto no será
posible, y la cuota de generación fotovoltaica no cubrirá más del 40% ó 50% de la energía total consumida.
Concretamente los valores de generación para un año solar tipo alcanzarán alrededor de los 85 a 90
MWh/año, mientras que el consumo calculado para el total de las 72 viviendas así como portales y
macrocomunidad es de unos 192 MWh/año.
Mes Ud. Vivienda
Potencia Instalada (Kw)
Energía media mes (kWh)
Energía media/día (kWh/día)
Total (kWh/año)
Medio 64 3D 6,75 206,50 6,79 13216,00
Medio 8 4D 6,75 220,96 7,26 1767,64
Medio 9 Portales 6,50 92,42 3,04 831,75
Medio 1 Urbanización 3,30 120,36 3,96 120,36
Total Energía consumida Mes Medio (kWh) 15.936
Total Energía consumida año (kWh) 191.229
Tabla 1-2. Consumos medios viviendas y portales.
Cálculos basados para la siguiente media de consumos mensuales (ver anexos):
Valores de consumo medio mensual por tipo de contrato (kWh/mes)
3D 4D Portales Urbanización
Ene 230 Ene 246 Ene 115 Ene 156
Feb. 205 Feb 219 Feb 97 Feb 141
Mar 190 Mar 203 Mar 88 Mar 156
Abr 178 Abr 190 Abr 82 Abr 86
May 189 May 202 May 81 May 89
Jun 215 Jun 230 Jun 79 Jun 86
Jul 240 Jul 257 Jul 81 Jul 89
Ago 210 Ago 225 Ago 80 Ago 89
Sep 190 Sep 203 Sep 92 Sep 86
Oct 201 Oct 215 Oct 100 Oct 156
Nov 210 Nov 225 Nov 109 Nov 151
Introducción. Necesidades de utilización de energía solar.
18
Dic 220 Dic 235 Dic 105 Dic 156
Medio 207 Medio 221 Medio 92 Medio 120
Tabla 1-3. Consumos medios viviendas y portales por meses.
Por último la cuestión importante que sin duda impulsa la elección de generación fotovoltaica
respecto a otras tecnologías como puedan ser la eólica por ejemplo, es la conveniencia del horario de
generación para con los precios de la electricidad. En el siguiente gráfico se muestran los precios de la
electricidad basados en comparativos de facturas actualizadas para clientes de tipo 2.0A (tarifa estándar
actual para todos los contratos del bloque), 2.1 A (Tarifa de horario nocturno para cliente < 10kW) a la que
se podrían acoger en conexión BT y por último clientes de factura 3.0A, caso al que se podrían acoger en
caso de unificación de contratos.
TABLA 1-8. PERFIL GENERACIÓN Y TARIFAS HORARIAS DE ELECTRICIDAD.
Posteriormente en el punto de evaluación económica serán tenidos en cuenta estos valores de precios
del consumo para el correcto cálculo de la evaluación, aunque ya en este gráfico detectamos que las horas
propias de generación coinciden bastante bien con los precios más caros de la energía. Solo a partir de las
20:00 horas hasta las 23/24 se da la condición de precio elevado y necesidad de compra.
19 INSTALACIÓN DE LÁMINAS FOTOVOLTAICAS EN BLOQUE DE VIVIENDAS
2. ESTADO DEL ARTE DE LÁMINAS FOTOVOLTAICAS.
Dentro de las tecnologías empleadas en sistemas de generación fotovoltaica, una de las que ha
obtenido mayor investigación y desarrollo es la lámina delgada. Se entiende por lámina delgada, película
delgada o película fina, la capa de material en el orden de magnitud desde fracciones de nanómetro hasta
algunos micrómetros de espesor. Espesores por encima de 300 micras se vienen a consideran fuera del
concepto de lámina delgada.
Aunque esta tecnología posee un menor rendimiento global, puede ofrecer otras ventajas entre la cual
está por ejemplo una menor necesidad de mantenimiento y limpieza, menores pérdidas por calentamiento y
mejor rendimiento para radiación difusa.
La tecnología de lámina delgada, permite además la deposición de estas capas sobre un sustrato
flexible, logrando con ello unas grandes posibilidades de adaptación a superficies ya construidas y el
consiguiente ahorro en soportes e instalación, además de la ventaja del menor peso para su integración
arquitectónica en edificios ya construidos sin necesidad de refuerzos ni estructuras auxiliares, soportes, etc.
La tecnología de capas delgadas también se ha desarrollado como un método para reducir el coste, y
se espera que sean más baratos debido a su menor coste en material, energía y manipulación. No obstante, y
dada la tremenda evolución a la baja de la tecnología de silicio cristalina, los estudios de mercado actual aún
sitúan el precio del Wp de lámina delgada sensiblemente por encima de los valores que se están alcanzando
para paneles convencionales. Esta afirmación, si bien cierta para paneles fotovoltaicos puede resultar
discutible en algunos casos para la instalación completa, pues según sea el ahorro de soportes puede suponer
margen suficiente para que ambas tecnologías puedan ser consideradas igualmente viables. Es decir,
probablemente las láminas delgadas no suponen competencia para la tecnología cristalina en grandes
centrales creadas desde cero exclusivamente para la generación fotovoltaica, pero en muchos casos de
integración arquitectónica en edificios existentes o incluso de nueva construcción pueden competir con la
tecnología convencional.
Actualmente hay un gran número de tecnologías de materiales semiconductores bajo investigación
para la producción en masa. Se pueden mencionar, entre estos materiales, al silicio amorfo, silicio
monocristalino, silicio policristalino, teluro de cadmio y sulfuros y seleniuros de indio. Teóricamente, una
ventaja de la tecnología de película delgada es su masa reducida, muy apropiada para paneles sobre
materiales muy ligeros o flexibles. Incluso materiales de origen textil.
Sin embargo, la bajada del precio de fabricación de paneles fotovoltaicos cristalinos que no ha
cesado de decrecer en los últimos años ha ahogado en cierta medida las expectativas generadas por la lámina
delgada.
Aún así se sigue investigando y desarrollando la tecnología de la lámina delgada basadas en nuevos
materiales semiconductores, que incluyen sílice amorfo, cobre, indio, diseleniuro, cadmio, teluro, etc.… y se
espera que pueda suceder algo similar a lo que viene ocurriendo con el silicio cristalino y su producción en
Estado del arte de láminas fotovoltaicas.
20
serie pueda mejorar aún más su precio. No obstante para ello estas tecnologías tendrán que afrontar
considerables obstáculos técnicos y financieros y en algunos casos medioambientales, ya que se consideran
productos de alto potencial contaminante como por ejemplo el Teluro de Cadmio.
La ingeniería de láminas delgadas se complica por el hecho de que su física no está bien
comprendida en algunos casos. Especialmente, el problema de ruptura de superficies es difícil de resolver,
mientras que la investigación sobre estos procesos está aún en curso.
Por ello aún hoy nos encontramos tanto en láminas delgadas como en rígidas de mayor espesor el
problema del envejecimiento del material y la asociada pérdida de rendimiento, que resulta mayor en las
láminas delgadas que en los espesores tradicionales de silicio cristalino. Esto obliga a prever en los cálculos
importantes degradaciones iniciales y también otras pérdidas de rendimiento por envejecimiento en los años
posteriores lo cual impide mejores resultados en los estudios.
Por ejemplo y como veremos posteriormente se emplearán para este proyecto un supuesto de una
pérdida inicial por degradación del 10 % y se asumirá una pérdida de otro 5% cada 10 años, en una
amortización a 20 años, valores peores que los que ofrecen en garantía los fabricantes de silicio cristalino.
De esto modo podemos decir que las ventajas en inconvenientes en general de las láminas delgadas
con respecto a la tecnología convencionales son:
VENTAJAS INCONVENIENTES
•Requieren menor consumo de material en su
fabricación (2‐3 micras de espesor)
•Utilizan técnicas de procesado más complejas, en algunos
casos, que las tecnologías de Si basado en oblea
•Permiten uso de sustratos de diversas características,
flexibles, metálicos, transparentes y de grandes
dimensiones. •Menor eficiencia que el Silicio a partir de oblea
•No compiten con tecnologías de otros sectores para la
obtención de la materia prima (Algunas CIS) •Requieren un periodo de estabilización/activación
•Mayor facilidad de integración arquitectónica en
edificios existentes.
•Parte del proceso del módulo está integrado en la
fabricación de la célula
•Menor peso. •Peor relación precio/eficiencia que SI cristalino.
Tabla 2-1. Ventajas e inconvenientes CIS
La estructura de una lámina FV está compuesta en general:
1.- Sustrato transparente.
2.- Capa conductora basada en un óxido de metal transparente (TCO).
21 INSTALACIÓN DE LÁMINAS FOTOVOLTAICAS EN BLOQUE DE VIVIENDAS
3.- Capa ventana.
4.- Absorbente de Si-amorfo:H, GaAs, InP, CdTe, Cu2S, Cu2O, Zn3P2, etc.
5.- Conductor posterior.
6.- Encapsulante + Sustrato posterior.
FIGURA 2-1. CONEXIÓN DE SUPERESTRATOS EN CIS
En el estudio de las láminas fotovoltaicas se han realizado estudios de multitud de combinaciones de
metales y combinaciones entre ellos, existiendo un número enorme de materiales con propiedades
fotovoltaicas y muchas más de posibles combinaciones entre ellos.
El interés en las investigaciones de este tipo de tecnologías es la gran cantidad de parámetros que
pueden modificarse gradualmente según se empleen unos materiales y otros en la construcción de las células
o incluso las cantidades de cada uno de ellos, modificando a nuestro interés características como las
constantes de red, el gap de energía y otras propiedades.
Ejemplos de estas configuraciones los podemos ver en la figura siguiente:
FIGURA 2-2. ESTRATOS SCUIN, TDCD, Y SI-AMORFO TÍPICOS.
Estado del arte de láminas fotovoltaicas.
22
Estudiaremos un poco las distintas capas y las soluciones técnicas empleadas hasta la fecha:
2.1 Sustrato transparente.
Debe permitir un paso correcto del flujo luminoso, proteger la capa metálica posterior y presentar la
durabilidad necesaria para que no se produzca deterioro de sus propiedades ópticas durante la vida útil de la
lámina. En las láminas flexibles se han empleado tanto metales como polímeros, aunque en los primeros la
conductividad del mismo condiciona la capa conductora. En las láminas flexibles los materiales
generalmente no soportan altas temperaturas, por lo que los procesos posteriores de deposición sobre este
substrato están limitados en temperatura, cosa que no ocurre en caso de sustratos de tipo cerámico.
2.2 Capa conductora basada en un óxido de metal transparente (TCO).
Esta capa debe poseer el equilibrio correcto entre generar una buena conductividad al paso de los
electrones obtenidos de la energía fotovoltaica y tener la suficiente transparencia para permitir el mayor
porcentaje posible del flujo luminoso en el espectro susceptible de generar pares de huecos en el material
absorbente. En general, los óxidos conductores transparentes son semiconductores de tipo-n degenerados con
buena conductividad eléctrica y alta transparencia en el rango visible del espectro. Los TCO deben permitir
la deposición de una capa compuesta doble, formada por una capa de conductividad muy alta (que favorece
la baja resistencia de contacto y el flujo lateral de la corriente) y otra de alta resistividad (denominada capa
HR en las células de CdTe y capa buffer en las de CIGS) que reduce los efectos de fugas de corriente a través
de la capa ventana. Los dispositivos de CdTe y CIGS más eficientes utilizan este tipo de capas dobles. Los
TCO (mono y bicapa) admiten además el texturizado, aspecto que se utiliza en células de a-Si para mejorar
la absorción luminosa. Los metales que se emplean normalmente para realizar esta capa son ITO (In2O3:Sn),
el SnO2, o el ZnO:In, que muestran resistividades del orden de 10–4 Ωcm y transmitancias por encima del
80%.
2.3 Capa ventana
La capa ventana se hace necesaria en las láminas delgadas para realizar la función del emisor de una
unión p-n en el equivalente cristalino. Debe poseer un alto gap para evitar pérdidas del flujo luminoso, y
debe ser lo más fina posible para no incrementar el valor de la resistencia serie. En caso de células de CIGS
y TeCd se utiliza habitualmente una capa de CdS como ventana, depositada por baño químico aunque se
sigue investigando con otros que mejoren la cristalinidad. En el caso del Si-a no se emplea esta capa como tal
sino una triple capa de si-a con unión tipo p-i-n.
23 INSTALACIÓN DE LÁMINAS FOTOVOLTAICAS EN BLOQUE DE VIVIENDAS
FIGURA 2-3. CAPAS P-I-N SI-A(:H).
2.4 Absorbente
La capa absorbente, o simplemente, el absorbente, corresponde a la que realiza la función p-n en
células cristalinas. Para láminas delgadas las tecnologías más importantes han sido:
— CIS/CIGS. Los compuestos de este grupo lo forman aleaciones de Cu(In,Ga)(S,Se)2. Se considera como
uno de los materiales ideales para su uso fotovoltaico, aunque no exento de serias dificultades. Se han
alcanzado grandes eficiencias, aunque algunos de estos metales resultan muy caros y demasiado escasos para
una producción en serie.
— CdTe. El CdTe es un material absorbente ideal para células policristalinas en lámina delgada. y posee un
coeficiente de absorción muy elevado. Aunque el material es muy flexible en cuanto a los métodos de
deposición, muchos procesos se realizan a alta temperatura y por lo que se complican los sustratos a utilizar.
Células basadas en CdS/CdTe han alcanzado eficiencias de hasta el 16.5%. En los últimos años se ha frenado
su progreso debido a los problemas medioambientales de estos materiales como el Cd y a las dificultades de
la deposición de esta tecnología.
— Silicio depositado.- Es el más antiguo de los empleados en tecnología de lámina fina y sin duda el más
importante en lámina delgada flexible. Dado que la temperatura de deposición del Si-a es relativamente baja
200/300ºC permite su empleo sobre sustratos flexibles menos especiales y más económicos. Además no
presenta la toxicidad que otras tecnologías de lámina fina, por lo que su uso en serie es menos conflictivo que
los anteriores. Posee un alto grado de absorción comparado con el Si-c. Sus espesores típicos están entre 1-3
micras. Su relativo desorden estructural provoca esta alta absorción en multitud de ópticas. Sin embargo, este
propio desorden estructural también provoca muchas imperfecciones internas que provocan pérdidas por
recombinación en las imperfecciones. También complica el dopaje, pero esta dificultad ha disminuido al
incluir H en su estructura. Por el contrario, las propiedades del material y del dispositivo se ven afectadas por
la creación de una serie de defectos metaestables (producidos por la iluminación) conocidos como efecto
Estado del arte de láminas fotovoltaicas.
24
Staebler-Wronski, que hace que el material pierda eficacia durante sus primeras semanas o meses de
exposición a la luz solar (envejecimiento prematuro). El Si-a:H viene reduciendo en lo posible el espesor
para minimizar estas pérdidas al reducir los trayectos hasta el electrodo, pero dado que también se reduce la
absorción se procura también realizar estrategias de confinamiento óptico para reducir pérdidas luminosas.
Aunque a día de hoy es la más apropiada para su producción en serie, el rendimiento de célula es
menor que el de los anteriores.
2.5 Contacto posterior
En dispositivos policristalinos de CdTe y CIGS se han empleado Mo, Pt o Ti.
Para dispositivos de silicio depositado, los contactos se realizan en la capa tipo-n mediante Ag o Al.
Sin embargo, la interfase a-Si/metal presenta pérdidas ópticas a longitudes de onda largas por lo que se
utiliza como contacto posterior una capa doble de ZnO/Ag o ZnO/Al que aumenta la reflectancia interna y
permite mejorar la absorción del dispositivo.
2.6 Encapsulante + Sustrato posterior.
Es el menos complejo de los anteriores pues en principio no participa en el paso del flujo luminoso ni
del proceso fotovoltaico por lo que se permite la elección de un sustrato que actúe como soporte principal, de
propiedades aislantes, encapsule el conjunto para evitar su exposición a agentes externos y dote de la
flexibilidad y/o resistencia deseada.
2.7 Fabricación de módulos de lámina flexible.
El proceso de fabricación de módulos basados en estas tecnologías requiere la deposición de forma
secuencial de varias capas en un substrato de gran área. Una secuencia de producción típica de un módulo en
configuración superestrato comenzaría con la limpieza del sustrato y la deposición del TCO.
La deposición es el cambio de estado gaseoso a sólido sin pasar por el estado líquido y es la técnica
habitual para la creación de captadores fotovoltaicos de lámina delgada. Este proceso es el contrario a la
sublimación y generalmente la transformación tiene carácter exotérmico.
Posteriormente, mediante un láser o algún procedimiento mecánico, se procede a excavar varios
surcos lineales y paralelos que eliminan parte del material depositado. Se depositan a continuación la capa
ventana y el absorbente y se procede a excavar nuevos surcos lineales. El excavado se emplea por tanto para
definir, interconectar y aislar las células.
Finalmente, se deposita el metal y se excava de nuevo de forma que la parte posterior de una célula
queda conectada al TCO de la adyacente. Todas las células del módulo aparecen finalmente conectadas en
serie.
25 INSTALACIÓN DE LÁMINAS FOTOVOLTAICAS EN BLOQUE DE VIVIENDAS
Las principales dificultades del proceso de fabricación de estos módulos estriban en la realización de
capas uniformes en grandes áreas y en los procesos de excavado con láser para aislar e interconectar las
células. La uniformidad de las capas es crítica por cuanto un solo dispositivo con propiedades degradadas
respecto al resto puede afectar al rendimiento del módulo completo.
2.8 Rendimientos y utilización de tecnologías.
El rendimiento de las células fotovoltaicas para las distintas tecnologías no ha parado de crecer en los
últimos años. La carrera por obtener los mejores resultados al menor precio mejora prácticamente todas las
tecnologías, aunque el más destacado en cuanto a uso mundial continúa siendo el silicio policristalino, no
tanto por su evolución en rendimiento como por su mejora constante de precios debido a las grandes
producciones en serie.
En los siguientes gráficos se muestran la evolución mundial en cuanto a tecnologías empleadas, la
evolución de las máximas eficiencias obtenidas para células de las distintas tecnologías, la cuota de mercado
por fabricante, la evolución del precio de los captadores cristalinos, la evolución de potencia instalada de los
últimos años.
FIGURA 2-4. EVOLUCIÓN DE EFICIENCIA MÁXIMA DE CÉLULA POR TECNOLOGÍA.
Estado del arte de láminas fotovoltaicas.
26
FIGURA 2-5. CUOTA INSTALACIÓN MUNDIAL POR TECNOLOGÍA DE CÉLULA.
FIGURA 2-6. CUOTA INSTALACIÓN MUNDIAL POR FABRICANTE, 2012.
27 INSTALACIÓN DE LÁMINAS FOTOVOLTAICAS EN BLOQUE DE VIVIENDAS
FIGURA 2-7. CUOTA INSTALACIÓN MUNDIAL DE CIS POR FABRICANTE.
FIGURA 2-8. EVOLUCIÓN DE POTENCIA FV INSTALADA ANUAL POR PAÍSES 2012.
Estado del arte de láminas fotovoltaicas.
28
FIGURA 2-9. EVOLUCIÓN DE POTENCIA FV INSTALADA ANUAL POR PAÍSES 2013.
2.9 Modelo matemático captadores solares
Los captadores solares son generadores de efecto fotovoltaico que nos permiten convertir en energía
eléctrica una fuente luminosa a través del fenómeno fotovoltaico. En general están compuestos por
materiales semi-conductores, que dopamos o modificamos para producir uniones p-n produciendo así tres
zonas: una zona de conducción, una zona prohibida para la estancia de los electrones captados por un fotón y
una zona de valencia donde realmente se produce la creación del par electrón-hueco. La parte superior (zona
de conducción) es alcanzada por aquellos electrones excitados por la energía de un fotón con suficiente
energía para superar la energía del gap del material que hayamos empleado en la construcción de la unión p-
n.
FIGURA 2-10. UNIÓN P-N DE UN CAPTADOR FV DE SI-C.
Cuando cerramos el circuito a través de nuestra instalación eléctrica entre el conductor situado en la
29 INSTALACIÓN DE LÁMINAS FOTOVOLTAICAS EN BLOQUE DE VIVIENDAS
capa de conducción y la de valencia generamos corriente eléctrica que es la que podemos aprovechar.
Por tanto, la captación del captador vendrá determinada por el espectro de luz que es capaz de
absorber y la energía dependerá de su gap. Un gap muy alto tiene el inconveniente de que sólo los fotones
más energético podrán generar huecos en los que los electrones alcancen la capa de conducción. Sin
embargo gaps demasiado bajos producirán tensiones pobre y altas corrientes, pero en las que la mayor parte
de energía disponible por cada frontón captado habrá sido desperdiciada.
En cuanto al modelo eléctrico a emplear para modelar un captador FV y dado que la tensión se
estabiliza muy pronto a partir un flujo luminosos mínimo (debido al potencial función del gap), los paneles
fotovoltaicos tanto cristalinos como de capa fina pueden modelarse con bastante acierto como generadores
de intensidad, y se caracterizan por su curva I-V que suele tener la distribución que se muestra a
continuación:
FIGURA 2-11. CURVAS I-V CAPTADOR PVL-144 UNI-SOLAR.
En cuanto a la curva I-V, ésta posee dos valores característicos que son:
Isc= Intensidad de cortocircuito del panel.
Voc= Tensión de circuito abierto.
Con objeto de caracterizar los paneles en unas condiciones que sean estándar para todos, estas
unidades para STC (Condiciones estándar de medida) se definen para una irradiancia de 1000 W/m2 y
temperatura de célula de 25 ºC. Una vez estos datos las ecuaciones características y los parámetros
característicos del panel nos permiten extrapolar estos valores característicos de I y V a otras situaciones de
irradiancia y temperatura.
Estado del arte de láminas fotovoltaicas.
30
En cuanto al modelo eléctrico de una célula tendremos:
FIGURA 2-12. MODELO ELÉCTRICO CAPTADOR FV.
Donde:
IL = Corriente generada en el semiconductor.
ID= Corriente del diodo. (En ocasiones representada por un diodo)
Rs= Resistencia serie equivalente del módulo.
Rp=Resistencia paralelo del captador.
V= Tensión generada.
Con ello se puede emplear la siguiente expresión para el cálculo de I:
· · ·
Ecuación 2-1. Ecuación modelo de célula.
Aunque en algunos cálculos se obvia la resistencia paralelo. En nuestro caso no emplearemos
directamente el modelo pues los programas de simulación incluyen las curvas I-V aproximadas mediante
polinomios sobre los datos reales obtenidos en laboratorio por los ensayos de los propios paneles. No
obstante el modelo matemático para el estudio de las potencias obtenidas por horas en función de la
temperatura de trabajo de la célula f (Tambiente, H (irradiación)), se pueden tomar expresiones basadas en
métodos normalizados a partir de los cuales podemos extrapolar los datos a condiciones de operación. Para
ellos se emplean los valores calculados de pérdidas con la Temperatura que se incluyen en las características
de los paneles:
31 INSTALACIÓN DE LÁMINAS FOTOVOLTAICAS EN BLOQUE DE VIVIENDAS
FIGURA 2-13. COEFICIENTES DE PÉRDIDA CON LA TEMPERATURA.
Dada que la dependencia del comportamiento de la tensión (V) en función de las condiciones depende
en gran medida de la temperatura de operación (y poco del resto de variables) y que por el contrario la
intensidad depende mucho de la irradiancia (y poco del resto de variables), en el cálculo de la potencia
recibida en la unidad de tiempo se emplean en ocasiones ecuaciones simplificadas con V (Tamb, G.) e I (G).
Por último cabría destacar que el afinamiento de las ecuaciones no supone en general mayor beneficio
en la exactitud de los cálculos, pues todos estos cálculos están basados en datos de radiación que ya sean
mensuales medios o incluso horarios tendrán patrones de repetición relativos en los años siguientes por lo
que la varianza del sistema horario, mensual e incluso anual está prácticamente garantizada.
Diodos de bypass o diodos de paso.
Con objeto de evitar o al menos minimizar las pérdidas por sombreado parcial y proteger al panel a
sobrecalentamientos se emplean en la construcción de los paneles diodos de bypass o diodos de paso.
Precisamente una de las ventajas que ofrecen los paneles de capa fina de SI-amorfo (y en parte también el
resto de capa fina) con respecto a los paneles tradicionales es que al estar formados por una unión multicapa
en lugar de unas cuantas células asociadas en serie, no se producen pérdidas tan importantes en la serie en
casos de sombreados parciales.
FIGURA 2-14. CONEXIÓN DE DIODOS DE BYPASS EN FV.
Estado del arte de láminas fotovoltaicas.
32
Sin embargo en el caso que nos ocupa y pese a que el panel seleccionado es de Si-amorfo el captador
incluye 22 diodos de paso debido a que constructivamente el panel no se ejecuta de una vez, sino como
unión de 22 células en serie de menor dimensión, de ahí la necesidad de emplear estos diodos para evitar
pérdidas por sombreado en la serie de las mismas.
33 INSTALACIÓN DE LÁMINAS FOTOVOLTAICAS EN BLOQUE DE VIVIENDAS
3. DEFINICIÓN DEL BLOQUE DE VIVIENDAS.
El complejo de viviendas situado en la localidad de Alcalá de Henares forma un conjunto de nueve
bloques de 8 viviendas cada uno, sumando un total de 72 viviendas. Existen dos tipologías de viviendas 3D y
4D, existiendo 8 bloques de tipología 3D (64 viviendas) y uno de tipología 4D (8 viviendas). Su disposición
en planta forma un conjunto en forma de “L” invertida, disponiéndose los bloques en torno al patio. Todas
sus fachadas posteriores se encuentran enfrentadas dos a dos formando un patio interior. El único bloque que
no se encuentra enfrentado a otro es el bloque de tipología 4D, pero igualmente este bloque continúa con la
formación de un patio interior de mayor dimensión que los anteriores.
En su origen fueron viviendas de protección oficial y con una particular forma de construcción en
hormigón prefabricado como envolvente principal.
El bloque sufrió una importante obra de mejora en el año 2007 motivado por la necesidad manifiesta
de incorporar ascensores a estas viviendas. EL proceso de reforma requerido fue bastante profundo, y lejos
de tener como único alcance la instalación de ascensores, se acometió una profunda reforma de las zonas
comunes, conquistando además para su uso y disfrute zonas que hasta ese momento eran de uso únicamente
transitable para mantenimiento.
Además la reforma cumplió otros objetivos de reforma general de instalaciones comunes como la
eléctrica, fontanería y otros. Se tuvo en cuenta además la mejora de la envolvente y la creación de espacios
que mejoraran las necesidades energéticas de la edificación, consiguiendo incorporar zonas de temperaturas
intermedias, sombras, etc.
Todo lo anterior y dada la disposición del edificio con su eje principal formando un azimut de 50 º con
el eje sur y la complejidad estructural que supondría la incorporación de paneles fijos con inclinación
optimizada.
Esta ventaja de sencilla integración mediante termosellado hace óptimo su uso en el tipo de
construcción que la reforma dejó sobre esta manzana, ya que evita subestructuras y permite además la
posibilidad de repartir en toda la superficie disponible las láminas fotovoltaicas.
Dimensionado del sistema fotovoltaico.
34
4. DIMENSIONADO DEL SISTEMA FOTOVOLTAICO.
Para el cálculo y dimensionado del sistema de generación fotovoltaico, partiremos de los datos de
situación del edificio:
4.1 Datos de situación:
Provincia: Madrid (España)
Localidad: Alcalá de Henares.
Coordenadas geográficas: 40.45 N, 3,72 O Altitud: 665 m
Y emplearemos un proceso iterativo para alcanzar una solución mejorada.
Dada la influencia de las temperaturas en los márgenes de tensiones del sistema, emplearemos las
siguientes condiciones de diseño:
• Temperatura ambiente mínima diurna : -10 º C
• Temperatura operativa de diseño en invierno para Vmpp Max.: 20 º C
• Temperatura usual de operación con irradiación de 1000W/m2: 50 º C
• Temperatura operativa de diseño en verano para Vmpp min.: 60 º C
4.2 Selección del módulo a utilizar (criterios de selección)
Como ya se comentó en anteriores puntos del presente proyecto, la especial reforma que modificó las
zonas comunes de los edificios realizada en torno al año 2007, introduce algunas particularidades en cuanto a
las superficie disponible en zonas altas de la edificación para la posible instalación de captadores
fotovoltaicos. Igualmente las estructuras superpuestas son relativamente más ligeras que la estructura general
del edificio.
También en la selección del captador hay que tener en cuenta que la disposición horizontal disponible
ha quedado reducida por el modo en que están dispuestos los trasteros y tendederos en planta cubierta, y
además los recorridos longitudinales se producen con un ángulo de azimut de 50 grados con respecto al sur
geográfico.
Todo ello desaconseja el uso de paneles convencionales de si-cristalino, ya que para éstos la búsqueda
de la orientación sur supondría un desperdicio muy grande de superficie horizontal disponible si se emplea
un ángulo de inclinación de 45/50 º. Además obligaría a la instalación de soportes fijos que incrementarían el
peso del conjunto y generarían importantes tensiones por efecto vela en una estructura de peso específico
aligerado.
Así entendemos que nuestro criterio de selección del captador más acertado sería la elección de un
35 INSTALACIÓN DE LÁMINAS FOTOVOLTAICAS EN BLOQUE DE VIVIENDAS
panel de lámina delgada flexible que pueda adaptarse con facilidad a los paños horizontales y verticales del
edificio maximizando la superficie de captación disponible. Este sistema además permite mediante
termosellado un unión estable y duradera que evitará la necesidad de estructuras de soporte auxiliar y por
tanto evitará el aumento de tensiones de viento sobre las estructuras existentes, limitando además el peso que
se incorporará al edificio muy por debajo al que sería necesario en caso de seleccionar otro tipo de panel.
Dentro de los distintos fabricantes que existen en el mercado hemos tomado como referencia el
fabricante de origen americano Unisolar. En el anexo se incluyen ejemplos de instalación de paneles de este
fabricante. Entre los ejemplos se encuentra además un centro comercial en la Vaguada (Alcobendas) en una
latitud de utilización prácticamente calcada a la que nos ocupa.
Estudiando el catálogo del fabricante observamos como la evolución año a año ha sido la de conseguir
obtener en dimensiones similares ligeros aumentos de potencia. En la actualidad se ha llegado a obtener
rollos de células de dimensiones 5,5 x 0,4 m con una potencia de 144 Wp, mientras que para la misma
medida en los años 2002 la potencia pico para esa dimensión era de unos 128 Wp, suponiendo un
incremento del 22% de la potencia.
Indicar que aunque el fabricante indica que bajo pedido pudiera realizar otras medidas, trataremos de
ajustarnos en este proyecto a una medida estándar comercializada con objeto de no complicar posibles
sustituciones posteriores.
Por tanto vamos a seleccionar el panel de Unisolar PVL-144 con las siguientes características (ver
anexos para más detalles):
Fabricante: Unisolar
Modelo: PVL-144
Dimensiones: L: 5486 mm x A: 394 mm, espesor 4mm (16mm en caja de conexiones).
Tecnología: Silicio amorfo (Si-a) lámina delgada sobre sustrato flexible.
Nº de células: 22 células de triple unión 356 x 254 mm con diodos de bypass.
Potencia pico (Pp): 144 Watios pico ( 5% de tolerancia)
Intensidad de circuito cerrado (Isc): 5,3 A (I mp: 4,36 A)
Tensión de circuito abierto (Voc): 46,2 V (Vmp: 43,2 V)
Cable: 4 mm2 de sección y 560 mm de longitud.
El fabricante ofrece además las siguientes garantías: 5 años de garantía limitada de producto, 92 % de
potencia a 10 años, 84 % a 20 años y 85 % a 20 años (tolerancia de potencia +-5%)
4.3 Elaboración de año meteorológico tipo para el emplazamiento. Climatología.
Dimensionado del sistema fotovoltaico.
36
Para los datos solares de la zona y dada la importancia que tendrá en nuestro caso los sombreados
parciales que puedan darse sobre cada cadena de paneles fotovoltaicos que asociemos, vamos a emplear el
software de apoyo de PVsyst en su versión 6.2.4. Simularemos las diferentes posibles situaciones de sombras
y tomaremos los datos solares incorporados al programa (fuente: Meteonorm 6.1), si bien, los mismos serán
contrastados con otras fuentes como: Ministerio de Medio Ambiente, ELIOS-IES (Madrid), PVGIS, NASA.
4.4 Análisis de sombras y distintas ubicaciones disponibles de captadores FV.
Del estudio del perfil de utilización y de los consumos de las viviendas y portales que hemos
estimado, se deduce que el consumo total a lo largo de un año de energía eléctrica es de aproximadamente
200 MWh/año. Dado que no hemos predefinido un objetivo de porcentaje de demanda cubierta con el
sistema de generación, trataremos de utilizar un criterio de viabilidad económica para evaluar si es
interesante o no una determinada ubicación de paneles fotovoltaicas. Para realizar una primera aproximación
de las superficies susceptibles de albergar paneles fotovoltaicas debemos definir tres subsistemas de
captación diferentes según su orientación. Dado que los sombreados parciales de una cadena penalizan el
rendimiento de toda la asociación de paneles por su influencia en la búsqueda del punto de máxima potencia
(MPPT), podemos presuponer que no deben nunca asociarse cadenas de diferentes orientaciones entre ellas.
En esta primera simulación no vamos a tener en cuenta pequeños cambios de dirección ni sombras
pequeñas (éstos serán estudiados con más detalle en simulaciones posteriores).
En la figura 1 se muestra esta primera aproximación:
FIGURA 4-1 MODELO DE SUPERFICIES DISPONIBLES.
4.5 Comparación de distintas superficies y orientaciones.
De la figura anterior puede deducirse en primer lugar que la superficie final será algo inferior a la
utilizada, en primer lugar porque existen obstáculos que no han sido tenidos completamente en cuenta y en
37 INSTALACIÓN DE LÁMINAS FOTOVOLTAICAS EN BLOQUE DE VIVIENDAS
segundo lugar porque deberá hallarse superficies compatibles con el reparto según dimensiones del panel y el
número de asociaciones viables entre ellos.
Igualmente otras zonas no están disponibles sencillamente por la existencia de ventanas u obstáculos
que no pueden cubrirse a la luz solar como por ejemplo lamas fijas, etc.…
4.6 Selección de los inversores y de la configuración: generador FV – inversor
Para la selección del inversor y tras varias pruebas realizadas entre algunos fabricantes conocidos y
equipos disponibles en el mercado damos en seleccionar el inversor Mastervolt Sunmaster XS6500:
Fabricante: Mastervolt
Modelos: Sunmaster XS6500
Dimensiones: 725 x 356 x 145 mm
Tecnología: 2 MPPT, separación galvánica,
Potencia pico (Pp): 4000-7000Wp (Potencia Nominal DC 5325W CC máx. 5600W)
Intensidad nominal: 2 x 15A ó 1 x 30A
Tensión de seguimiento MPPT: 180-480V CC
El fabricante ofrece además las siguientes garantías: 5 años ampliables a 10 años o 20 años.
Cabe indicar que no definimos que en la simulación no definimos inicialmente un solo inversor, sino
que hemos variado en distintos intervalos y asociaciones de cadenas, aunque hemos mantenido el principio el
número de asociaciones. Esto ha sido así porque:
Es posible que no todas las cadenas finales alberguen el mismo número de paneles, por lo que
podría ser que un único elemento no fuera viable para todas las combinaciones.
En la selección final y una vez sean definidas todas las cadenas se tratará de primar el más potente
de ellos y/o el más potente de ellos que cubra todas las definiciones con el mismo modelo, tratando
con ellos de optimizar el gasto en inversores y si es posible emplear un único elemento lo cual
resultaría ventajoso para el mantenimiento y posibles sustituciones, reparaciones, etc.…
Inicialmente las simulaciones se hicieron con inversores Sunpower de 5200, SMA 4600 y el propio
Mastervolt XS6500.
La selección de la serie se realiza por existir una apropiada combinación entre número de paneles en serie
necesarios (8) y número de cadenas asociables (entre 2 a 6) según inversor cada inversor. En la primera
simulación de acercamiento y para las superficies propuestas se podrían alcanzar un total de:
• 42 cadenas de 8 paneles serie en el sistema 1: paneles horizontales.
• 24 cadenas de 8 paneles en serie en el sistema 2: horizontales con azimut -40º
Dimensionado del sistema fotovoltaico.
38
• 19 cadenas de 8 paneles en serie en el sistema 3: horizontales con azimut 50 º
Todas ellas habrían de repartirse en subsistemas en combinaciones de 3,4 y 5 asociaciones por cadena
de cada 8 paneles. Los resultados de las simulaciones pueden consultarse en el anexo “Simulaciones”.
4.7 Selección de las ubicaciones definitivas de los generadores FV y trayectos de CC.
Dada la complejidad de cálculo de las sombras parciales, para el cálculo definitivo de la ubicación de
los paneles fotovoltaicos nos apoyaremos en la herramienta informática PVsyst para el estudio de la posición
exacta de los paneles.
Para obtener una optimización razonable de dicha ubicación definitivo de cada subsistema de cada
sistema por orientación elegida procederemos del siguiente modo:
1. Estudiaremos por separado cada sistema (orientación) y simularemos sus rendimientos,
producción anual y precio del KWh obtenido.
2. Dividiremos cada uno de los subsistemas apropiados de cada orientación. Trataremos de
proponer subsistemas que tengan una ubicación cercana entre sí en términos de unión de
cables eléctricos y cercanía a las posibles ubicaciones de los inversores para reducir
pérdidas eléctricas en el sistema de DC. Estas asociaciones deberán cumplir el requisito de
estar formadas por 3,4 o 5 uniones de cada 8 paneles en serie.
3. Simularemos las distintas posibles ubicaciones por separado tratando de mejorar en cada
paso el dato de partida dentro de la viabilidad económica de cada ubicación.
Para más detalles de los resultados ver el anexo simulación adjunto al proyecto.
En la tabla se muestras los resultados definitivos de los tres subsistemas tras las iteraciones realizadas
para cada orientación y conjunto final, así como los valores generales obtenidos en las simulaciones.
Nº Simulación Sistemas Cadenas
Pnormalizada
(kWh producido/ kWh Instalado)
Factor de Rendimiento
Inversión
(€/Wp)
Coste energía (€/kWh)
Energía generada (kWh/año)
VCX S1+S2+S3 66 3,13 0,707 1,90 0,14 86.865
Tabla 4-1. Resultados simulación en PVsyst.
4.8 Selección y cálculo del sistema soporte del campo fotovoltaico
Debido al sistema de panel elegido no se hace necesario el cálculo de sistemas de soportes. Lo único
que debe estar asegurado es la correcta instalación de la lámina y que la superficie sobre la que se una
disponga de la necesaria limpieza y capacidad de soporte para este tipo de lámina.
39 INSTALACIÓN DE LÁMINAS FOTOVOLTAICAS EN BLOQUE DE VIVIENDAS
En cuanto a las superficies y pesos a soportar las superficies seleccionadas cuentan con la necesaria
capacidad de sujeción para la ubicación de estas láminas y es la correcta ejecución de adhesión la que debe
garantizar su durabilidad. En general las superficies serán: Hormigón, chapas de panel sándwich, acabados
de monocapa, paramentos de panel cemento compactado en fibra, etc.
4.9 Ubicación de inversores (cajas de corriente continua, caja de corriente alterna)
La ubicación de los inversores debe elegirse lo más cerna posible a los paneles generadores en orden a
minimizar las pérdidas de energía en el sistema de corriente continua. Dado que existen en cada zona de
cubierta una armarios destinados a la ubicación de elementos de instalaciones, este lugar resulta óptimo para
la ubicación de los inversores, los cuales además estarán en inmejorable situación para su conexionado al
sistema de BT del edificio a través de los huecos verticales que existen en los patinillos del resto de plantas y
con el embarrado de BT ubicado en el lateral de los ascensores en planta baja.
En algunos casos los sistemas S2 y S3 que pudieran permitirlo se ubican también en los mismos
patinillos, pero en tercera planta, con objeto de reducir la distancia total a los embarrados de CA a los que
finalmente se conectarán. El grado de protección ip44 de los inversores permite sobradamente su ubicación
en cualquiera de estas posiciones.
4.10 Cálculo y esquema eléctrico de la instalación
En el plano 05_Esquemas del presente proyecto se muestra el esquema unifilar y de conexionado de
los elementos eléctricos necesarios para la evacuación de la energía y el conexionado a adoptar para adaptar
al autoconsumo en común de todos los actuales contratos de suministro de luz en la manzana completa.
Dado el esquema original de nueve cajas generales de protección una por bloque, no tenemos a priori
modo de evacuar la energía a través de contador bidireccional. Debe modificarse el modo en que se evacúa y
compra la energía. Para ello se hace necesario la instalación de un transformador de AT/BT y una nueva
línea de distribución de BT que conectar a los embarrados situados en los laterales de los ascensores en el
patio. Igualmente sería necesario mantener los contadores de viviendas para realizar facturación
internamente a cada contador la tarificación de su uso particular, y en el interior del CT realizar la medida de
compra y venta de energía horario en 3.0A del total de los consumos y generación del conjunto.
Análisis económico.
40
5. ANÁLISIS ECONÓMICO.
La viabilidad de los sistemas fotovoltaicos está cada vez más destinada al éxito. El inevitable aumento
del precio de la energía debido al uso de recursos agotables unido a la incesante bajada de precios de venta y
fabricación de los sistemas de captación e incluso el resto de componentes del sistema produce unas
inmejorables condiciones para la viabilidad económica de este tipo de sistemas.
No obstante este escenario favorable no asegura que todas las instalaciones sean convenientes desde el
punto de vista económico, y como todo estudio realizado en horizonte temporal lejano acumula mucha
incertidumbre en la estimación de estos datos futuros.
También deben considerarse otros factores que como desgraciadamente comprobamos son
dificilísimos de estimar como son la evolución del apoyo gubernamental a estos sistemas, las dificultades
normativas para autorización y gestión de instalaciones, etc.
De hecho, la dificultad más destacada a día de hoy en España a la hora realizar la viabilidad y
rentabilidad económica de la instalación del presente proyecto radica en la dificultad de anticiparse a cuál va
a ser el marco normativo a cumplir para el autoconsumo.
Las simulaciones realizadas con Pvsyst nos generan una buena base de datos de parámetros
energéticos en generación para el cálculo de la aportación del sistema fotovoltaico. Obviamente pese al
carácter determinista de estos valores existirá una varianza intrínseca asociada a multitud de variables como
variación de la energía solar disponible, defectos y averías de la instalación, indisponibilidad de equipos,
fallos en la red de distribución, etc.
Por otra parte la evolución de los precios resulta favorable, aunque como en todo presupuesto
económico la determinación del precio real podrá variar en función de las condiciones comerciales de cada
fabricante a la hora de servir el producto, la competencia entre empresas instaladoras, etc.
Realizaremos aquí estudio de previsión determinista de los ingresos generados y precios de la energía
obtenidos para evaluar el retorno de la inversión, rentabilidad y años de amortización de la inversión,
estimando los parámetros que fueran necesarios para este estudio.
41 INSTALACIÓN DE LÁMINAS FOTOVOLTAICAS EN BLOQUE DE VIVIENDAS
5.1 Presentación de datos económicos obtenidos de la simulación.-
Meses
Perfil consumo teórico (kWh)
Energía Generada (kWh)
Balance (kWh)
Energía inyectada a red (kWh)
Energía consumida de red (kWh)
Ene 17.880 4.248 14.164 ‐13.632 531
Feb 15.889 5.186 11.799 ‐10.703 1.096
Mar 14.735 7.818 9.555 ‐6.916 2.638
Abr 13.740 8.312 8.314 ‐5.428 2.886
May 14.532 9.403 8.264 ‐5.129 3.135
Jun 16.398 9.805 9.137 ‐6.593 2.544
Jul 18.233 10.114 10.565 ‐8.118 2.447
Ago 16.047 9.680 9.330 ‐6.366 2.963
Sep 14.701 7.907 9.272 ‐6.794 2.478
Oct 15.641 5.999 11.061 ‐9.642 1.419
Nov 16.370 4.279 12.758 ‐12.091 667
Dic 17.064 3.321 14.103 ‐13.743 360
Total General 191.229 86.073 128.321 ‐105.156 23.165
Tabla 5-1.Evaluacion energética de la instalación.
Con los valores anteriormente expuestos basados en simulación hora a hora deducimos que la energía
excedente total y por tanto la que necesitamos evacuar a través de la red es de 23.165 kWh, todo ello pese a
que la energía generada es tan sólo del 45 % de las necesidades totales. Por tanto la energía autoconsumida
real será de:
Meses
Energía Generada (kWh)
Energía autoconsumida (kWh)
Porcentaje de demanda cubierto en autoconsumo
Energía excedente (kWh)
Ene 4.248 3.716 20,78% 531
Feb 5.186 4.090 25,74% 1.096
Mar 7.818 5.180 35,16% 2.638
Abr 8.312 5.426 39,49% 2.886
May 9.403 6.268 43,13% 3.135
Jun 9.805 7.261 44,28% 2.544
Jul 10.114 7.667 42,05% 2.447
Análisis económico.
42
Ago 9.680 6.717 41,86% 2.963
Sep 7.907 5.429 36,93% 2.478
Oct 5.999 4.580 29,28% 1.419
Nov 4.279 3.612 22,07% 667
Dic 3.321 2.961 17,35% 360
Total general 86.073 62.908 33,18% 23.165
Tabla 5-2.Autoconsumo y demanda cubierta.
Donde el promedio de energía efectivamente autoconsumida es de promedio un 33 %.
Lógicamente una vez acometida la instalación de un sistema de generación fotovoltaico se hace
necesaria la correcta colocación de la energía en términos económicamente viables. Para ello nos
encontramos con la gran dificultad de que existan 10 embarrados separados entre ellos y con conexión propia
a la red de la compañía. En primer lugar el reparto de conexión de 17 inversores a cada embarrado por
separado no encontraría en ningún momento un reparto equitativo, además de empeorar el comportamiento
del sistema ya que cuanto mayor sea el número de abonados consumiendo a la vez más estable resultarán los
coeficientes de simultaneidad y por tanto mejor balance de energía autoconsumida podrá alcanzase.
En términos económicos el autoconsumo (a tenor de las simulaciones) mejora la economía del gasto
eléctrico en las viviendas, mientras que su venta en general no alcanzará el mismo precio que el de compra
en horarios generalmente punta o al menos llano de facturación, de ahí que interese la unión de cuantos más
abonados mejor para asegurar el mayor autoconsumo posible y un sistema estable.
Para realizar esta unión no queda otro remedio que unificar los consumos de los embarrados de las 10
centralizaciones de contadores mediante un anillo de red BT propio interno a la manzana y consumir desde
AT, único modelo admisible además para contadores bidireccionales en la actualidad, que permita por tanto
la tarificación de la venta de excedentes así como la unificación de suministros a efectos de lograr un buen
nivel de autoconsumo. Pese al alto coste de la inversión para convertir 82 consumos de BT en un único
consumo de AT se generarán otras ventajas en la operación, como es la mejora del precio en los periodos de
compra que como hemos visto pasarán a producirse en horarios más convenientes.
De la simulación hora a hora en comparativa entre los costes previos con tarifa 2.0A y la actual
proyectada con Tarifa 3.0A, se obtienen mediante simulación hora a hora los siguientes valores de costes por
meses:
Mes Costo previo Costo actual
Costo energía comprada
Beneficio venta
Beneficio neto
Ene 2.802,92 € 1.056,45 € 1.086,95 € 30,50 € 1.746,46 €
Feb 2.490,78 € 837,74 € 900,62 € 62,88 € 1.653,05 €
43 INSTALACIÓN DE LÁMINAS FOTOVOLTAICAS EN BLOQUE DE VIVIENDAS
Mar 2.309,84 € 526,10 € 690,80 € 164,69 € 1.783,73 €
Abr 2.153,93 € 363,08 € 557,93 € 194,85 € 1.790,85 €
May 2.278,09 € 337,88 € 550,72 € 212,84 € 1.940,21 €
Jun 2.570,56 € 435,66 € 606,53 € 170,87 € 2.134,90 €
Jul 2.858,20 € 539,55 € 704,28 € 164,73 € 2.318,65 €
Ago 2.515,55 € 416,41 € 618,39 € 201,98 € 2.099,13 €
Sep 2.304,53 € 451,67 € 623,08 € 171,41 € 1.852,86 €
Oct 2.451,89 € 703,08 € 796,68 € 93,60 € 1.748,81 €
Nov 2.566,17 € 939,83 € 978,09 € 38,26 € 1.626,34 €
Dic 2.675,06 € 1.064,86 € 1.085,53 € 20,66 € 1.610,20 €
Total general 29.977,49 € 7.672,31 € 9.199,58 € 1.527,27 € 22.305,18 €
Tabla 5-3.Evaluacion económica mensual.
Para los cálculos se han empleados los siguientes valores de precios para las tarifas 2.0A y 3.0A,
ambos tomados de ejemplos reales aproximados incluidos impuestos:
€/kWh P1 P2 P3
2.0 A 0,15676225
3.0 A 0,10743869 0,08199786 0,04416967
Tabla 5-4.Tarifas horarias de la electricidad.
FIGURA 5-1.TARIFAS HORARIAS DE LA ELECTRICIDAD.
Análisis económico.
44
5.2 Presupuesto de ejecución y parámetros económicos.
Adjunto al presente proyecto se presentan las mediciones del proyecto ascendiendo su ejecución al
siguiente PEM:
N Concepto Cantidad Precio (€) Wp (€/Wp)
CAPITULO 01 Sistema de captación solar 1 91.200,00 1,20
CAPITULO 02 Sistema DC e Inversores 1 24.150,00 0,32
CAPITULO 03 Sistema eléctrico y protecciones AC/DC 1 7.768,07 0,10
CAPITULO 04 Centro de Transformación+AT+Entronque 1 42.043,18 0,55
TOTAL PEM 165.161,25 2,17
Tabla 5-5.Presupuesto de ejecución material.
El sistema de captación, si bien dobla el precio de un panel monocristalina y como ya hemos
comentado ahorra peso y estructura auxiliar, por lo que la lámina flexible pasa a ser la mejor adaptable.
Además del gasto de ejecución material del proyecto se deberán tener en cuenta los siguientes gastos:
N Concepto Cantidad Precio TOTAL
1 PEM 76.000,00 2,17 165.161,25 €
2 GASTOS GENERALES 7,00% 165.161,25 11.561,29 €
3 BENEFICIO INDUSTRIAL 3,00% 165.161,25 4.954,84 €
4 INGENIERIA 2,00% 165.161,25 3.303,23 €
5 PERMISOS Y LICENCIAS 2,00% 165.161,25 3.303,23 €
6 IVA 21,00% 188.283,83 39.539,60 €
TOTAL GENERAL ……………………………………… 227.823,43 €
Tabla 5-6.Resumen del presupuesto.
Ascendiendo el proyecto a los 2,99 €/Wp instalado.
En cuanto al retorno de la inversión, sin tener en cuenta la depreciación energética de paneles más allá
del 10% inicial ya previsto en la simulación y sobre el precio final con impuestos de 227.823,43 € tenemos
un periodo algo superior a ocho años para el retorno de la inversión:
45 INSTALACIÓN DE LÁMINAS FOTOVOLTAICAS EN BLOQUE DE VIVIENDAS
FIGURA 5-2.FLUJO DE EFECTIVO ACUMULADO (€).
Para el cálculo anterior se han estimado un incremento de la tasa de electricidad del 5%/año, así como
teniendo en cuenta unos gastos de mantenimiento de 786,30 €/año y el 1% de inflación.
No se han tenido en cuenta los importes correspondientes a créditos. En principio al tratarse de una
agrupación de usuarios la cuota unitaria de cada abonado para poder poner en marcha la ejecución será de
3.164,21 € cada uno.
Gráfico de flujo de caja acumulado
Año
Fluj
o ef
ectiv
o ac
umul
ado
(€)
-300.000
-200.000
-100.000
0
100.000
200.000
300.000
400.000
500.000
600.000
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Análisis económico.
46
A continuación se muestran los datos de rentabilidad y los costes tenidos en cuenta:
Tabla 5-7.Resumen de ingresos/costos.
Resumen de costos/ahorros/ingresos del proyecto
Costos iniciales
Sistema eléctrico de potencia 100,0% € 227.240
Sistema de calefacción 0,0% € 0
Sistema de enfriamiento 0,0% € 0
Definido por el usuario 0,0% € 0
Balance del sistema y misc. 0,0% € 0
Costos iniciales totales 100,0% € 227.240
Costos anuales/pagos de deuda
Operación y Mantenimiento € 760
Costo de combustible ‐ caso propuesto € 7.863
Pagos de la deuda ‐ 0 años € 0
Costos anuales totales € 8.623
Costos periódicos (créditos)
€ 0
Ahorros y renta anuales
Costo de combustible ‐ caso base € 29.927
Renta por exportación de electricidad € 0
Total renta y ahorros anuales € 29.927
Viabilidad financiera
TIR antes de impuestos ‐ capital % 12,4%
TIR antes ‐ impuestos ‐ activos % 12,4%
TIR luego de impuestos ‐ capital % 12,4%
TIR luego de impuestos ‐ impuestos ‐ activos % 12,4%
Pago simple de retorno del capital año 10,7
Repago ‐ capital año 8,4
Valor Presente Neto (VPN) € 521.900
Ahorros anuales en ciclo de vida €/año 26.095
Relación Beneficio‐Costo 3,30
47 INSTALACIÓN DE LÁMINAS FOTOVOLTAICAS EN BLOQUE DE VIVIENDAS
Y los flujos de caja por año:
Flujos de caja anuales
Año Antes-impuestosDespués-impuestos Acumulado
# € € €
0 ‐227.240 ‐227.240 ‐227.240
1 22.399 22.399 ‐204.841
2 23.550 23.550 ‐181.290
3 24.759 24.759 ‐156.532
4 26.028 26.028 ‐130.504
5 27.361 27.361 ‐103.143
6 28.761 28.761 ‐74.382
7 30.231 30.231 ‐44.150
8 31.775 31.775 ‐12.375
9 33.397 33.397 21.022
10 35.100 35.100 56.122
11 36.889 36.889 93.011
12 38.767 38.767 131.778
13 40.740 40.740 172.518
14 42.811 42.811 215.330
15 44.987 44.987 260.317
16 47.272 47.272 307.588
17 49.671 49.671 357.259
18 52.190 52.190 409.449
19 54.836 54.836 464.286
20 57.615 57.615 521.900
Tabla 5-8.Flujo de caja anual.
Conclusiones.
48
6. CONCLUSIONES.
En el presente proyecto se han desarrollado los estudios previos energéticos y se ha definido un
sistema FV basado en láminas delgadas flexibles de uso comercial de Si-amorfo. La tecnología de láminas
delgadas ofrece algunas ventajas que hacen que su uso sea ideal en edificios en los que se pretenda evitar la
problemática del peso y los esfuerzos a los que obliga la tecnología convencional. Su aptitud para la
integración arquitectónica las hace por tanto idóneas para multitud de construcciones que de otro modo
podría no resultar conveniente un sistema FV.
El estado actual de la tecnología CIS despierta el interés de investigaciones y ha resultado próspero en
los últimos años, aunque aún a día de hoy no puede competir con las tecnologías de Si-cristalino, que no
paran de avanzar su cuota de mercado sobre todo por sus impresionantes bajadas de precios. No obstante, se
ha demostrado que su rentabilidad económica está fuera de duda, pues si bien no alcanzan precios tan bajos
como sus competidores de Si-c, su montaje y sencilla integración las sigue haciendo competitivas.
En cuanto al dimensionado de instalaciones la gran oferta de datos solares y elementos existentes en el
mercado (captadores, inversores, etc.) unido al gran desarrollo de las herramientas informáticas de
simulación redundan en una buena solvencia técnica para encontrar soluciones de integración de generadores
FV en emplazamientos que de otro modo resultaría sumamente difícil. Este escenario es prueba de la
madurez que va alcanzando en el mercado de las instalaciones fotovoltaicas, empujados por la creciente
consciencia energética mundial y exigido por los continuos aumentos de precios de la energía basada en
fuentes convencionales. Aunque siempre existe una gran incertidumbre en todo cálculo económico futuro, en
general los datos son esperanzadores para el futuro de la tecnología fotovoltaica y CIS.
Sin embargo esta afirmación claramente cierta a nivel mundial y europeo no terminar de ser cierta
para nuestro país. Las idas y venidas del mercado eléctrico español y su regulación, unido a la oposición y
campaña anti-renovables que algunas entidades comandan, hace que resulte verdaderamente difícil asumir el
riesgo que implica una instalación con tan largo plazo de amortización.
A falta de un marco regulatorio estable que dé certidumbre a estos sistemas, cabe decir que las
simulaciones a nivel horario basados en un número de usuarios suficientes y siempre que se permita la
evacuación a través de la red de la energía no autoconsumida es a día de hoy viable, como bien demuestra el
presente proyecto, y seguramente conveniente ya que aporta beneficios de todo tipo a usuarios, sistema,
medio ambiente, etc.
49 INSTALACIÓN DE LÁMINAS FOTOVOLTAICAS EN BLOQUE DE VIVIENDAS
Por último incorporamos un pequeño comparativo de valores típicos de coste de sistemas FV para
integración en edificios basados en Si- monocristalino y en láminas delgada flexibles:
Estimación de costes de sistemas fotovoltaicos conectado a red en edificios Comparativa valor típico SI-Policristalino vs Lámina delgada flexible Si-amorfo
COSTES DE INVERSIÓN Lámina delgada
% Sobrecoste
Costes específicos (€/Wp)* 5 kWp 100 kWp 76 kWp 76 kWp
Módulos 0,6 0,6 1,17 95,00%
Inversor 0,22 0,18 0,22 22,22%
Estructura soporte 0,12 0,12 0 -100,00%
Instalación eléctrica 0,1 0,1 0,1 0,00%
Montaje y puesta en marcha 0,15 0,12 0,12 0,00%
Sistema de monitorización 0,1 0,1 0,1 0,00%
Total (€/Wp) 1,29 1,22 1,71 40,16%
Gastos generales 0,0903 0,0854 0,0855 0,12%
Margen industrial 0,0387 0,0366 0,1368 273,77%
Total sin IVA (€/Wp) 1,419 1,342 1,9323 43,99%
Total con IVA (€/Wp) 1,72 1,62 2,34 43,99%
Tabla 6-1 Comparativa instalación FV en edificios Si-C vs CIS
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