Diseño de prefactibilidad de una planta fotovoltaica de 25 megavatios

Abstract

La utilización de energía renovable como solar o eólica cada vez alcanza valores más elevados de generación. Por ejemplo, la energía eólica se encuentra generando un total de 532 GW, mientras que la fotovoltaica genera 512 GW (IRENA Resourse, 2019) . Se observa que la generación fotovoltaica y eólica se están desarrollando a pasos agigantados desde el 2010. Con respecto a la fotovoltaica, este crecimiento se ha incrementado debido a la reducción de costos en la tecnología que esta utiliza. Esto ha permitido que cada vez se construyan plantas fotovoltaicas con capacidad mayor a 1 MW. Los países que lideran en la construcción de plantas fotovoltaicas son Estados Unidos de América, China y Alemania (EPIA, 2014-2018). En el caso de América del Sur, Chile es uno de los países que están generando energía a través de plantas fotovoltaicas conectadas al sistema eléctrico (Cabrera Tobar , Bullich Masagué, Aragués Peñalba, & Gomis Bellmunt, 2015). En los próximos años se espera que Asia y América del Sur sean los continentes que lideren el mercado. Considerando las plantas fotovoltaicas existentes, especialmente Estados Unidos, se puede observar que los componentes fundamentales son los paneles solares, inversores y transformadores. La interconexión de estos componentes en una sola unidad se la conoce como generador fotovoltaico. Este generador puede tener varias topologías de interconexión: i) central, ii) cadena, iii) multicadena y iv) inversor individual (Hassaine, OLias, Quintero, & Salas, 2014). La mayoría de plantas fotovoltaicas construidas alrededor del mundo utilizan la topología tipo central (Cabrera-Tobar et al, 2016). Esta consiste en que un arreglo de paneles solares que se conectan a un solo inversor que convierte el voltaje de CC a CA. La salida de este inversor luego está conectado a un transformador para elevar el voltaje. Este tipo de generador tiene tres ventajas: económico, robusto, fácil mantenimiento(Cabrera-Tobar et al., 2016) (Cabrera Tobar , Bullich Masagué, Aragués Peñalba, & Gomis Bellmunt, 2015). Otra topología que recientemente se la está utilizando es la de tipo Multi-cadena. Esta consiste en que cada fila de paneles solares se encuentra conectado a un conversor CC-CC, luego un número de conversores CC-CC están conectados a un solo inversor. La ventaja de este tipo de topología es que ayuda a tener una mayor eficiencia cuando el terreno es irregular (Danfoss, 2009). La desventaja en cambio es que conlleva un mayor costo de mantenimiento. En Ecuador, existen 26 plantas fotovoltaicas con una carga instalada mayor a 1 MW, 3 están ubicadas en las islas Galápagos y las demás en Ecuador continental (ARCONEL, Estadisticas, 2017). La topología de los generadores que se utiliza es de tipo central y no se ha reportado ningún caso con topología cadena o multicadena. Debido a que es una energía de interés a nivel regional, se espera con este trabajo de grado desarrollar una metodología de diseño para plantas fotovoltaicas conectadas a red con la topología central. Esto permitirá observar la dimensión del parque como también su costo.