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IMPLANTACIÓN DE ENERGÍAS RENOVABLES EN UNA
PLANTA DE PRODUCCIÓN DE AMONIACO
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ANEXO II. INTRODUCCIÓN DE LOS DATOS EN HOMER��
A. Entrada de Recursos Solares
• Localización�
Hay que especificar la zona horaria del punto de estudio. GTM +01:00.
Figura 80: Huso horario de Huelva
Se especifica la latitud y longitud de la zona, así queda definida su situación
sobre la superficie de la tierra. La posición es una variable muy importante para
cálculos solares.
Figura 81: Localización global de Huelva. Latitud-Longitud
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También se utiliza la latitud para calcular la radiación incidente sobre una
superficie inclinada. HOMER emplea la ubicación, o sea latitud y longitud, para
el cálculo del índice de claridad (Clearness Index). El índice de claridad es un
parámetro propuesto originariamente por Liu y Jordan, que mide la
transparencia de la atmósfera, y en el se apoyan la mayoría de los métodos
para estimar la radiación sobre superficies inclinadas. Definido como la relación
entre la irradiación anual sobre una superficie horizontal situada en la Tierra y
la irradiación anual sobre una superficie horizontal situada fuera de la
atmósfera.�
• Datos de referencia
Los datos de la radiación representa el promedio global de la radiación solar
sobre la superficie horizontal, expresado en kWh/m2. Se pueden introducir en
HOMER manualmente o por medio de un fichero de texto. Se usa este
segundo método para meter esa información, ya que la radiación se había
obtenido por medio del programa METEORNORM y se podía exportar a un
archivo Excel.
HOMER calcula automáticamente una media mensual y anual para la
irradiancia. A partir de esos datos, también deduce lo que en el llama: Scaled
annual averge (Promedio anual escaldo). HOMER usa datos escalados para
los cálculos. Para crear datos escalados, HOMER multiplica cada uno de los
valores de los datos de referencia por un factor común que da lugar a un valor
medio anual igual al valor especificado en promedio anual escalado.
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HOMER muestra un gráfico con la radiación media mensual y el índice de
claridad de los datos de referencia.
Se puede comprobar, tanto que los cálculos realizados por HOMER son
correctos, como que tampoco se han introducido los datos de manera errónea.
El perfil de la curva de radiación tiene su forma característica y los valores son
los esperados. El valor característico del índice de claridad para una zona
como la de Huelva varía entre 0.4 y 0.8, que coincide perfectamente con los
resultado expuestos por HOMER.
B. Entrada de Recursos Eólicos
Al igual que en el caso de la radiación los datos horarios sobre el viento se han
importado a través de un archivo *.txt, y HOMER los ha tratado para calcular los
valores promedio mensuales.
Hay otros dos factores que hay que introducir:
• Altitud (m sobre el nivel del mar): Altitud sobre el nivel en mar en metros.
Según la Agencia Estatal de Meteorología la altura sobre el nivel a la que
se encuentra la ciudad de Huelva es de 24 m.
• Altura del anemómetro (m): Altura respecto al suelo a la que se miden los
datos de la velocidad del viento. No hay datos sobre la altura a la que se
toman la información del viento. Dado que las estaciones meteorológicas
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están en las azoteas de los edificios por motivos varios, se considera que la
altura a la cual se han tomado los datos eólicos es de 40 m.
C. Entrada datos turbinas eólicas
• Información general
Lo primero que se pide es cierta información sobre la empresa que fabrica las
turbinas y la potencia nominal de la misma, en el caso de la turbina que se va a
usar, Gamesa G-52, 850 kW.
• Propiedades de la turbina�
En este apartado hay que introducir todo la información referente al tipo de
turbina de viento que se va a usar.
HOMER trae un pequeña “biblioteca” con información sobre varios tipos de
turbinas del mercado. Dado que la turbina que se va a usar en este proyecto no
viene en HOMER, hay que introducir sus principales características.
Lo siguiente que hay que meter es la curva característica de potencia del
aerogenerador. Esta información no es difícil de encontrar ya que se refleja la
Web del fabricante.
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Ahora hay que introducir información sobre el coste de las turbinas:
� Coste Capital: Se vio en la descripción de la energía eólica. 1000 €/kW.
� Coste de reemplazarlas en caso de rotura (Replacement): 0 €. Se
considera que la vida de los aerogeneradores es mayor el tiempo de
estudio del proyecto.
� Coste de operación y mantenimiento (O&M): un valor típico para este
coste puede ser aproximado por el 2% de la turbina.
En la tabla de Sizes to Consider hay que introducir el número de
aerogeneradores entre los cuales HOMER buscará el óptimo. Hay que
introducir la posibilidad de que en el óptimo no haya ningún aerogenerador,
para ello hay que añadir la posibilidad de cantidad cero. HOMER utilizará la
información introducida en el cuadro de costes para calcular los costes
correspondientes, interpolando y extrapolando en caso necesario.
Otros factores que hay que meter son:
� Tiempo de vida de la turbina antes del remplazo, 25 años.
� Altura del buje. Altura respecto al suelo del buje de la turbina, 45 m.
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D. Entrada datos paneles fotovoltaicos
• Costes�
�
Tanto el coste capital, como el coste de operación y mantenimiento, se han
obtenido de un informe anual sobre energías renovables del Instituto para la
Diversificación y Ahorro de la Energía (IDAE).
� Capital cost: 2,8 €/Wp
� O&M costs: 26,7 Miles€/MWp/año
El coste de reemplazamiento, que es el coste de reposición después de su vida
útil, se considera nulo, ya que se considera que la vida del proyecto no excede
el tiempo de vida del panel.
• Tamaños considerados�
En esta tabla se meten los tamaños de la instalación fotovoltaica que HOMER
debe considerar, ya que el objetivo es encontrar el óptimo de este sistema.
Se han introducido los tamaños en grupo de 5 módulos de paneles (220 kW x 5
= 1100 kW), hasta llegar a un campo con 50 grupos (250 módulos
individuales).��
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• Propiedades
Hay que introducir una serie de propiedades sobre los paneles:
� Corriente de salida: AC
� Vida útil: 25 años.
� Factor de reducción de potencia (%): Es un factor de escala que
se aplica a la potencia de salida del panel fotovoltaico para tener
en cuanta las condiciones reales de operación frente a las
condiciones con las cuales se diseñó el conjunto. Un valor típico
para este factor suele ser de 90%.
� Inclinación (grados): Inclinación de los paneles fotovoltaicos: 31º.�
� Acimut (grados): Orientación de los paneles respecto al sur. Como
hay libertad para colocar los paneles en cualquier orientación, se
hará hacia la orientación óptima, que es hacia el sur: 0º.
� Albedo (%): El albedo es el porcentaje de radiación que cualquier
superficie refleja respecto a la radiación que incide sobre la
misma. Las superficies claras tienen valores de albedo superiores
a las oscuras, y las brillantes más que las opacas. Un valor normal
para la situación en la que se van a colocar los paneles solares es
del 20%.
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• Opciones avanzadas
Es preciso indicar el tipo de sistema de seguimiento de los paneles
fotovoltaicos. Como éstos van a estar fijos sobre una estructura estática, no
tienen ningún tipo de seguimiento respecto al sol.
También hay que activar la opción para considerar los efectos de la
temperatura. Estos datos vienen en la ficha técnica del modelo ISF-220.
� Coeficiente de temperatura de la potencia: Este coeficiente
informa sobre la desviación de la potencia de salida con respecto
a la temperatura a de funcionamiento de la célula solar. -0.464
%/K.
� Temperatura nominal de funcionamiento: 45 K
� Eficiencia en condiciones de prueba estándar: 14.6 %
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E. Demanda eléctrica
En la demanda eléctrica se introduce la carga eléctrica que supone la industria
para el sistema total. Es el conjunto de 8.760 valores de la demanda eléctrica, uno
para cada hora del año. Los datos se han importado los a través de un archivo
Excel. Una vez seleccionado el tipo de carga (AC) HOMER calcula
automáticamente ciertos parámetros como la media, la carga pico, etc.
Para poder dimensionar la instalación que se está diseñando es muy importante
conocer la demanda de energía eléctrica del centro al cual va a abastecer. Este
dato es muy difícil de conseguir. Ante esta dificultad se opta por dos alternativas:
• Consumo constante
Considerar un consumo constante de la planta a lo largo del año, 1.65 MW·h,
con un consumo anual igual a 14454 MW·h/año.
Figura 82: Curva constante de demanda eléctrica de la industria
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• Consumo variable
Aproximar el consumo instantáneo de la planta de NH3 de Palos de la Frontera
por una curva con el mismo perfil que la curva del consumo eléctrico nacional,
obtenida de la Web de REE. El objetivo es conservar la forma de la curva, el
perfil, pero desplazándola verticalmente hasta que el consumo anual de esta
nueva curva, coincida con el consumo anual calculado para la planta en
estudio. Aunque en diferentes escalas, ambas curvas tienen el mismo perfil.
De la Web de Red Eléctrica Española (REE), se tiene el consumo eléctrico
nacional horario para todo el año (2010). Sólo se han representado los valores
para el mes de enero para que la gráfica pudiera con claridad.
Figura 83: Curva de demanda nacional eléctrica según REE
Se trata de ajustar dicho consumo al de la planta mediante algún coeficiente de
ajuste.
Figura 84: Curva de ajuste de demanda eléctrica variable para la industria
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F. Entrada de datos de la red
En este apartado de HOMER hay que modelizar la red eléctrica a la que está
conectada la planta de producción de energía eléctrica de la industria de NH3.
• Tasas:
El precio de la energía que la planta industrial debe pagar por el consumo eléctrico
de la red viene determinado en el documento del BOE: BOE-A-2012-5527 [21]. De
ese documento se ha extraído la siguiente tabla, donde se muestra el precio de la
energía en función de los periodos de facturación. Se realiza la suposición de que
la planta se encuentra en el intervalo de tensiones de 36 kV a 72,5 kV, por lo que
la instalación debe someterse a un peaje 6.2 con los siguientes precios.
Tabla 23: Tabla de precios par kW·h en función del peaje y del periodo de facturación.
La tabla a continuación muestra los distintos períodos de facturación para cada
mes y hora a lo largo del año. Esta tabla hay que introducirla en HOMER para que
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éste sepa en cada momento horario que precio tiene qué ha de aplicarle a cada
kWh que se venda.
Figura 85: División por día de la semana, horaria y mensual para la facturación eléctrica
La venta de energía está regulada en el Real Decreto 661/2007, de donde se
extraen los precios de venta por kW·h.
Para la energía fotovoltaica se tiene la siguiente tabla:
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Y para la energía eólica:�
�
Tabla 25: Precio de venta de energía eólica terrestre según RD 661/2007
De todas formas, como en la zona el recurso renovable predominante, y el que
más energía va a generar, es la radiación solar, y el viento en la zona no es muy
elevado, se considera un precio común para la venta de energía, que es 41,75
c€/kWh.
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• Opciones avanzadas:
HOMER puede tener en cuenta la energía que la instalación eléctrica toma de la
red. Para ello hay que rellenar la columna de “Purchase capacity” con el valor
deseado. Para que HOMER no tenga en cuenta la red a la hora de hacer los
cálculos, o sea, para que el sistema no pueda tomar electricidad de la red en caso
de que se sea necesario, habrá que poner el valor de 0 kW.
G. Baterías
Modelo de batería elegida: Hoppecke 6 OPzS 300, y sus características técnicas:
Tabla 26: Características técnicas de la batería Hoppecke 6 OPzS 300
HOMER tiene incluida esta batería en el catálogo que posee, y todos sus
parámetros ya vienen rellenos por el programa.
Después de buscar el Internet distintos distribuidores de baterías, se ha elegido el
precio de la empresa que más barata servía las baterías:�
Precio batería: 205 €
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