Análisis y dimensionamiento de una instalación fotovoltaica para el autoconsumo en un grupo de viviendas

Abstract

Resumen Dada la gran dependencia energética de la sociedad actual, los marcos regulatorios a nivel mundial buscan favorecer la energía generada con energías de origen renovables, entre las que se encuentra la energía solar fotovoltaica. Así, en España se ha querido impulsar el sector fotovoltaico con la publicación de un nuevo Real Decreto, el 244/2019, que modifica sensiblemente la regulación del autoconsumo con respecto a la normativa anterior. Este real decreto establece nuevas clasificaciones de los diferentes tipos de autoconsumo; por un lado, está el autoconsumo sin excedentes, que impide verter a red los excedentes generados (utilizando para ello un mecanismo de antivertido). De esta forma, no es posible aprovechar aquella energía generada que no es autoconsumida. Por otro lado, existe otra modalidad de autoconsumo que sí permite aprovechar estos excedentes, que es la modalidad de autoconsumo con excedentes. Estos excedentes pueden aprovecharse de dos maneras, dependiendo de la modalidad escogida (con compensación de excedentes o sin compensación). La primera de estas modalidades permite compensar hasta el 100 % del término de energía de la factura, recibiendo una compensación económica por los excedentes generados a un precio previamente pactado con la compañía comercializadora. Por otro lado, el autoconsumo con excedentes sin compensación implica la venta de la energía en el mercado eléctrico. En este contexto, se plantean tres posibles instalaciones de autoconsumo en una urbanización compuesta por 10 viviendas. El objetivo es evaluar cual de los tres escenarios planteados es más ventajoso para el usuario según la nueva regulación existente. Escenario 1 Este escenario busca maximizar el espacio disponible para producir la mayor cantidad posible de energía, con el fin de generar excedentes y compensar así la energía excedentaria vertida a red. Cuenta con 90 paneles fotovoltaicos repartidos entre el espacio disponible de las viviendas objeto del estudio, además de un inversor con una potencia acorde a la de generación. La instalación se acoge a la modalidad de autoconsumo con compensación de excedentes, en la que es posible compensar la energía excedentaria a un precio fijado previamente con la comercializadora. Para este estudio se ha establecido un precio de compensación de la energía de 40 €/MWh. Escenario 2 Este escenario busca minimizar el dimensionamiento de la instalación, optimizando la misma para ajustarse lo máximo posible al consumo y no generar excedentes. De esta forma, toda la energía generada en la instalación es autoconsumida, acogiéndose la instalación a la modalidad de autoconsumo sin excedentes. Este escenario cuenta con 21 paneles fotovoltaicos, además de un inversor. El ahorro obtenido en este escenario depende únicamente de la energía no demandada de la red gracias al autoconsumo. Escenario 3 Este escenario busca almacenar la energía excedentaria para su posterior aprovechamiento en baterías. La modalidad de autoconsumo escogida es sin excedentes, puesto que el fin de la instalación es volcar la energía excedentaria en las baterías y autoconsumirla en horas en las que no existe generación. La instalación propuesta en este escenario cuenta con 54 paneles fotovoltaicos, dos inversores, un regulador y una instalación de almacenamiento compuesto por una batería estacionaria. El carácter de esta instalación es híbrido, puesto que una serie de paneles se conecta a la batería para volcar en ella los excedentes generados, mientras que la misión del resto de paneles es volcar directamente al suministro con el único objetivo de autoconsumir. El carácter híbrido de la instalación implica, como ya se ha indicado, un aumento en la inversión inicial por ser necesario un regulador, además del elevado coste de las baterías.

Abstract Given the big dependence of society on energy supplies, regulations are looking forward to promoting renewable energies (including solar energy). Thus, in Spain the goal is to grow up the sector by publishing a new Real Decreto, the 244/2019, which modifies and improves hugely the self-consumption regulations against previous regulations. This Real Decreto stablishes new classifications of different types of self-consumption; on one hand, there is the non-surplus self-consumption, which does not allow to discharge the surplus energy that is not self-consumed. On the other hand, there is another type of self-consumption which does allow to compensate the surplus energy. This surplus energy can be used to compensate the whole energy included in the bild by receiving economic compensation for the energy given to the grid. This energy can also be sold on the electric market. In this context, 3 scenarios can be proposed. The main goal of this studio is to evaluate which one is more advantageous to the customer given the current regulations. Scenario 1 The aim of this scenario is to maximize the available space to produce the maximum amount of energy, in order to generate surplus-energy and receive an economic compensation to save. It has 90 PV cells distributed amongst the available space, and an inverter which is sized according to the PV capacity. This installation invokes the self-consumption with surplus energy compensation, which allows to compensate the surplus energy at a price given by the electricity provider. In this studio, a price of 40 €/MWh is fixated. Scenario 2 The aim of this scenario is to minimize the sizing of the installation in order to optimize it to fit the consumption and not to generate surplus energy. Thus, all the energy generated is self-consumed, and the installation invokes the self-consumption without surplus energy modality. This scenario has 21 PV cells and an inverter. The saving in this scenario depends only on the energy not consumed from the grid thanks to self-consumption. Scenario 3 The aim of this scenario is to stock the surplus energy to take advantage of it when the PV cells are not supplying energy. This scenario also invokes the self-consumption without surplus energy modality, as the main goal of the installation is to send the surplus energy to the batteries and consume that energy later in those hours which have not generation from the PV cells. This scenario has 54 PV cells, 2 inverters, a regulator and a stationary battery. This installation has a hybrid character, as half of the PV cells supply energy to the point of consumption, and the other half supply energy to the battery. This means that the initial investment is higher in this scenario than in the previous ones, because a regulator is necessary , and also the batteries are expensive.