Análisis de los tipos de estructuras de paneles fotovoltaicos y su efecto sobre la estructura de los edificios

Abstract

En la actualidad es muy importante el aumento del uso de las energías renovables como, por ejemplo, la energía fotovoltaica que es una energía limpia y con la que además de no generar CO2, se puede conseguir un ahorro en la factura eléctrica y una menor dependencia de la red eléctrica, lo que conlleva a una protección contra el aumento del precio de la electricidad. Este estudio surge gracias a la oportunidad ofrecida por Carlos Liaño, director de la empresa iTEC, Innovación y Tecnología Energética de Cantabria, y tutor del trabajo. El objetivo del trabajo es la obtención de un mayor criterio a la hora de seleccionar los tipos de estructuras y montajes para futuros proyectos fotovoltaicos sobre cubierta. En este trabajo de fin de grado, se ha llevado a cabo un análisis de los efectos y consecuencias que tienen el montaje de paneles fotovoltaicos para dos naves con dos cubiertas diferentes: una plana y otra inclinada (11º). Estas dos naves están ubicadas en el Polígono Industrial de Laredo (Cantabria) y sus estructuras cumplen con todos los requisitos técnicos: estructurales, cimentación, eléctricos y licencias de uso. Sobre las cubiertas de estas dos naves se ha realizado el estudio de la idoneidad de distintas estructuras soporte de los paneles fotovoltaicos. En concreto se han considerado para la nave de cubierta plana las estructuras inclinada y lastrada, y para la nave con cubierta inclinada las estructuras coplanar e inclinada. El estudio de estas estructuras soporte de los paneles fotovoltaicos se ha centrado en: análisis estructural de las estructuras de montaje y en consecuencia el posible montaje sobre las cubiertas planteadas; la orientación y generación de la instalación y por último, el análisis económico de las estructuras y su montaje. El análisis realizado ha mostrado que, desde un punto de vista estructural, para el caso de la cubierta inclinada la mejor opción es la estructura coplanar y para la cubierta plana la estructura inclinada, quedando descartada la estructura lastrada por no cumplir con los requisitos estructurales necesarios. Respecto a la producción eléctrica conseguida por los paneles fotovoltaicos se ha encontrado que para los casos planteados las generaciones son similares tras elegir una instalación ESTE-OESTE debido a un mayor autoconsumo por las demandas en la nave. Finalmente, desde un punto de vista económico se ha obtenido que la estructura coplanar es el caso más económico y sencillo. Y por lo tanto, el mejor caso para la cubierta inclinada. Y en el caso de la cubierta plana, se debe hacer una instalación con estructura metálica inclinada. Por lo tanto, para las dos naves consideradas en este estudio se ha obtenido que la instalación de 112 paneles fotovoltaicos sobre una nave con cubierta inclinada y montaje coplanar es la mejor opción en todos los aspectos planteados. Y en la cubierta inclinada, tras descartar el montaje lastrado, se decide instalar los paneles con la estructura metálica inclinada.

Nowadays it is very important to increase the use of renewable energies, such as photovoltaic energy, which is a clean energy that not only does not generate CO2, but also saves on electricity bills and reduces dependence on the electricity grid, which leads to protection against the increase in the price of electricity. This study arose thanks to the opportunity offered by Carlos Liaño, director of the company iTEC, Innovación y Tecnología Energética de Cantabria, and tutor of the work. The aim of the work is to obtain greater criteria when selecting the types of structures and assemblies for future rooftop photovoltaic projects. In this final degree project, an analysis has been carried out of the effects and consequences of mounting photovoltaic panels on two buildings with two different roofs: one flat and the other sloping (11º). These two warehouses are located in the Industrial Estate of Laredo (Cantabria) and their structures comply with all the technical requirements: structural, foundations, electrical and licenses for use. A study of the suitability of different support structures for the photovoltaic panels was carried out on the roofs of these two warehouses. Specifically, the structures considered for the flatroofed building were pitched and ballasted, and for the building with a pitched roof the coplanar and pitched structures were considered. The study of these support structures for the photovoltaic panels focused on: structural analysis of the mounting structures and, consequently, the possible mounting on the proposed roofs; the orientation and generation of the installation and, finally, the economic analysis of the structures and their mounting. The analysis carried out has shown that, from a structural point of view, for the case of the pitched roof the best option is the coplanar structure and for the flat roof the pitched structure, with the ballasted structure being discarded as it does not meet the necessary structural requirements. With regard to the electricity production achieved by the photovoltaic panels, it has been found that for the cases considered, the generation is similar after choosing an EAST-WEST installation due to greater self-consumption due to the demands in the building. Finally, from an economic point of view, it was found that the coplanar structure is the cheapest and simplest case. And therefore, the best case for the pitched roof. And in the case of the flat roof, an installation with an inclined metal structure must be made. Therefore, for the two buildings considered in this study, it has been obtained that the installation of 112 photovoltaic panels on a building with a pitched roof and coplanar assembly is the best option in all the aspects considered. And on the pitched roof, after ruling out the ballasted mounting, it was decided to install the panels with the pitched metal structure.