Análisis del rendimiento de una planta fotovoltaica real en Colombia mediante la recopilación de datos in situ y el empleo de software de simulación
Thesis
En la última década, Colombia ha aprobado más de 9 GW en 198 proyectos de generación solar fotovoltaica con viabilidad técnica, según la UPME. Estos proyectos son esenciales para garantizar la confiabilidad del sistema eléctrico nacional. La evaluación temprana de la eficiencia y el desempeño de las plantas, desde la etapa de diseño hasta su operación, es crucial para enfrentar los desafíos relacionados con el aprovechamiento óptimo de la capacidad instalada del sistema. El Performance Ratio (PR) refleja la capacidad de una planta fotovoltaica para convertir la radiación solar incidente en energía utilizable. Un PR óptimo indica que la planta opera con alta eficiencia, maximizando la conversión de energía solar disponible. En la etapa de diseño, la medición del PR se realiza generalmente utilizando datos provenientes de bases de datos satelitales o cálculos estimados. Sin embargo, para evaluar el desempeño real, es necesario recurrir a datos in situ, los cuales consideran condiciones operativas reales, tales como temperatura, sombras, pérdidas en el sistema fotovoltaico y otras variables que afectan la producción de energía. Si bien estos factores influyen tanto en el desempeño proyectado como en el desempeño real durante la operación, este estudio tiene como objetivo identificar qué bases de datos ofrecen los resultados más cercanos a los obtenidos en condiciones operativas reales. El análisis del PR no solo es crucial para la optimización del rendimiento de la planta, sino también para comprender su capacidad de adaptarse a diversas condiciones ambientales y operativas, contribuyendo así a la toma de decisiones en pro de aprovechar al máximo el rendimiento fotovoltaico de la planta. Por tal razón, se tuvo como objetivo fundamental evaluar y analizar el rendimiento de una planta fotovoltaica en Colombia, al emplear datos in situ y software de simulación, buscando mejorar la precisión en la evaluación del desempeño. Por lo cual este enfoque pretende proporcionar una comprensión más profunda del cálculo de coeficiente de rendimiento de la planta fotovoltaica en el contexto colombiano, contribuyendo así al desarrollo de estrategias efectivas en el ámbito de las energías renovables. Los resultados de PR in situ y simulados presentados son medidos a través del modelo matemático de cálculo de PR de la normativa IEC 61724 y se utilizan los datos de irradiancia horizontal de los piranómetros instalados en la planta. El modelo con mayor rendimiento es el PR obtenido por la base de datos de la nasa con un valor de 82.6percent-flag-change, seguido de PVGIS con un valor de 81.2percent-flag-change, meteonorm con un valor 80.9percent-flag-change y finalmente el modelo de menor rendimiento es el obtenido in situ con un valor de 80percent-flag-change.
In the last decade, Colombia has approved over 9 GW across 198 photovoltaic solar generation projects with technical feasibility, according to UPME. These projects are essential for ensuring the reliability of the national electricity system. Early evaluation of plant efficiency and performance, from the design phase to operation, is crucial for addressing challenges related to the optimal utilization of the system's installed capacity. The Performance Ratio (PR) reflects a photovoltaic plant's ability to convert incident solar radiation into usable energy. An optimal PR indicates that the plant is operating efficiently, maximizing the conversion of available solar energy. During the design phase, PR is typically measured using data from satellite databases or estimated calculations. However, to assess real performance, in situ data is necessary, as it takes into account actual operating conditions, such as temperature, shading, losses in the photovoltaic system, and other variables that impact energy production. While these factors influence both projected and real performance during operation, this study aims to identify which databases provide results closest to those obtained under real operational conditions. The analysis of PR is not only crucial for optimizing plant performance but also for understanding its ability to adapt to various environmental and operational conditions, thus contributing to decision-making aimed at maximizing the plant’s photovoltaic performance. Therefore, the main objective of this study was to evaluate and analyze the performance of a photovoltaic plant in Colombia by using in situ data and simulation software, seeking to improve the accuracy of performance evaluation. This approach aims to provide a deeper understanding of the photovoltaic plant's performance coefficient calculation within the Colombian context, thus contributing to the development of effective strategies in the field of renewable energy. The in situ and simulated PR results presented are measured using the mathematical model defined by the IEC 61724 standard, employing horizontal irradiance data from the pyranometers installed at the plant. The model with the highest performance is the PR obtained from the NASA database, with a value of 82.6percent-flag-change, followed by PVGIS with 81.2percent-flag-change, Meteonorm with 80.9percent-flag-change, and the lowest performing model is the in situ data with a value of 80percent-flag-change.
