Herramientas mejoradas para la caracterización de sistemas fotovoltaicos autónomos

Resumen

El dimensionado de un Sistema FotoVoltaico Autónomo (SFVA) consiste en calcular, con la máxima fiabilidad posible, el tamaño óptimo del generador fotovoltaico y el de las baterías, que son los elementos encargados de proporcionar la energía requerida por las cargas a partir de la radiación disponible en la zona. Normalmente, para estudiar la fiabilidad de una solución se tendrá que simular durante una serie de años el comportamiento del sistema y poder así calcular la energía que NO es capaz de suministrar en ese tiempo. En esta fase no se tiene en cuenta el acoplamiento de los diferentes equipos y su localización exacta por lo que no se puede determinar con exactitud las diferentes pérdidas de energía que se producen en el campo solar por sombreo, por temperatura, etc. y las perdidas en el resto de los elementos La investigación que soporta esta Tesis revisa esta problemática y se marca como objetivo ofrecer herramientas que permitan mejorar la caracterización del funcionamiento de los SFVA para ayudar al dimensionamiento y diseño de estos; Concentrándose en dos aspectos: La caracterización matemática del balance energético de los SFVA para la obtención del índice de fiabilidad LLP(Probabilidad de Pérdida de Carga ) de estas y el desarrollo de herramientas para el estudio de los problemas de sombreamientos y obstrucción solar para escenarios particulares. Los principales métodos de dimensionamientos de los SPVA tratan de evaluar la fiabilidad del sistema mediante la simulación estocástica del balance de energía. Esta simulación estocástica implica la generación de las principales variables de estado del sistema durante un período de tiempo extenso, a partir de las ecuaciones físicas que describen el balance de energía del sistema, es decir, la energía entregada a la carga y la energía almacenada en las baterías. La mayoría de estos métodos consideran la carga de demanda diaria constante durante el año, controlando las variables indicadoras del grado de fiabilidad con que el sistema suministrará energía a la carga. Además, estos métodos se basan en modelos previos para generar datos de radiación solar y, dado que las aproximaciones de los métodos de simulación son asintóticas, conforme se requiere más precisión en la estimación de los indicadores de fiabilidad se necesita ampliar el período de simulación. En esta Tesis se presenta una metodología matemática para determinar el balance de energía diaria sin tener que aplicar métodos de simulación, basándonos directamente en la modelización de la radiación solar diaria realizada por Aguiar como procesos...