SOLUCAR

Sevilla PV

Planta Fotovoltáica de Baja Concentración y Seguimiento en 2 Ejes de 1,2MWp

(Mayo 2005)

SOLUCAR Sevilla PV

Sevilla PV Planta Fotovoltáica de Baja Concentración y Seguimiento en 2 Ejes de 1,2MWp

• Solúcar

• Wip

• Idea

• Ciemat

• Atersa

• Isofoton

• Solartec

• Saint-Gobain

SOLUCARConsorcio

Subvenciones

Crédito Reembolsable PROFIT

SOLUCAR Sevilla PV

Doble Concentración

PEC Module

50 1 00 1 50 200 250 30 0 3500

2

4

6

8

10

12

E ne F eb Ma r Ab r May J un J ul Ago S ep Oct Nov Dic

100 100 100 100 100

143 144 144 146 148

0

20

40

60

80

100

120

140

160

10 20 30 40 50

Two-axis trackingFix panel tilted an angle equal to the la titude

Seguimiento al Sol en Dos Ejes

Instalar una planta fotovoltaica de conexión a red de 1,2MW con doble concentración y seguimiento al sol en dos ejes teniendoen cuenta dos conceptos:

35-48% incremento energía respecto a sistema fijo

60-88% incremento energía respecto a sistema planoNo passive heat sink Passive heat sinkConcept

Flat PV panel x1.6 x2.0 x1,6 x2.0Operation Temperature (ºC) @Tamb. 25ºC and 1 m/s windspeed

45 60 75 45 58

Thermal losses (%) compared toFlat PV (0,45% coefficient)

0 6.75 13.75 0 5.85

Energy produced (%) 100 149.2 173 160 188.3

80-130% incremento de Energía

Objetivos del Proyecto Sevilla PV

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Ingeniería: Campo Fotovoltáico La Propuesta Inicial: El Prototipo de Concentración 2x

62º

1200mm

600mm

0.72m2

15 ud x 0.72m2/ud = 10.8m2

10.8m2/array x 4arrays =43.2.m2 de paneles fotovoltáicos

Concentración Geométrica = 2.277.0 m2 espejo x cos (62º) =

=51.8m2 de superficie de captación solarcon espejos

51.8m2 espejos / 43.2m2 PV = 1.2

1.2 espejos +1.0 PV = 2.29.0m

1.2m 0.72m

Tg(α) = y/x Tg(2α-90) = y/(L+x)

Lx = [ tg(α) / tg (2α-90) ]-1

L x

α2α-90

α

α

yE

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

45 50 55 60 65 70 75 80 85 90

Angulo Alfa [º]

x / L

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

E / L

Captación Adicional x[L] Longitud Espejos E[L]

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

0 500 1000 1500 2000 2500 3000Longitud de Onda [nm]

Ref

lect

ivid

ad [

%]

-0,2

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

1,8

kW/m

2 nm

Cristalería Española 3mm Heliostato Sanlucar 90 Mecánico ASTM Estandar 1.5D

Reflectividad Ponderada al Espectro Solar ASTMD: 93.0%

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Ingeniería: Campo Fotovoltáico Un Banco de Ensayos de Validación, Año 2001

Fix PV flat system

2 axis PV flat system

2 axis PV lox conc. 2.2 system

Electrical Energy Production VS Tracking and Concentration

0

20

40

60

80

100

120

140

160

0 4 8 12 16 20 24

Solar Time

Pow

er [W

]0

20

40

60

80

10

12

14

16

18

Power Fix Flat [W] Power 2 Axis Flat [W] Power 2 Axis 2x [W]Energy Fix Flat [Wh] Energy 2 Axis Flat [Wh] Energy 2 Axis 2x [Wh]

Prototipo de Inabensa

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Relative Energy Production Flat & Fix System

Flat with 2 Axis System

2.2x Geometric with 2 Axis

System

Flat & Fix System 1Flat with 2 Axis System 1.32 12.2x Geometric with 2 Axis System 2.24 1.70 1

Vega del Guadiamar, Término Municipal de Sanlúcar la Mayor, Sevilla Latitud 37º 26’

Longitud 6º 14’

Sanlúcar la Mayor

Ubicación

Sevilla

GW h/añoGW h/año

Sanlúcarla Mayor

Casa Quemada

La Herrería

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SevillaHuelvaN-431

Aznalcollar

Guadiamar

Casaquemada

Sevilla PV

Finca Casaquemada

Acceso por carretera local hacia Aznalcollar desde la N-431 Sevilla-Huelva, desvío en el cruce con Río Guadiamar.

Emplazamiento

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Estudio del Emplazamiento: Radiación Solar-Sinergia con PS10Design YearHorizontal

Global I(kWh/m2)

DNI(kWh/m2)

HGI.(kWh/m2)

DNI(kW/h/m2)

2000May 200 187 200 187June 237 265 237 265July 238 270 238 270

August 217 250 217 250September 164 189 164 189

October 127 166 127 166November 73 91 73 91December 50 61 50 61

2001January 61 81 61 81February 92 109 92 109

March 127 123 127 123April 191 220 191 220

Total Annual: 1777 2012

DNI 2012 kWh/m2.año

GNI 2582 kWh/m2.año

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Estudio del Emplazamiento: Terreno

Estudio topográfico Estudio geotécnico

Se ha realizado un riguroso estudio de caracterización topográfica del terreno en el emplazamiento de la planta

Se ha realizado un estudio de las características geotécnicas del terreno en el emplazamiento de la planta

Análisis de Sombras

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Ingeniería: Campo Fotovoltáico Disposición de los Heliostatos

El número de seguidores es de 170. Este número podrá disminuir o aumentar en función de la disposición de los paneles sobre el heliostato y de la apertura angular de este último.La matriz de disposición de heliostatos estará en el rango de 27X27

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Descripción Técnica

PV Array Fielddc

ac

InvertersTransformerGrid

Captación radiación solar

Concentración 2x

Sistema de Seguimiento al Sol en Dos

Ejes

Incidencia fotones en

células fotovoltáicas

Producción de energía eléctrica en forma de corriente continua

Conversión en corriente alterna

mediante inversores

Elevación de la tensión mediante

transformador de potencia

Venta a la red eléctrica

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Balance Energético

GA,año(0) GA,año(α,β) BA,año(α,β) DA,año(α,β) Ga,año(α,β) EDC EDC,pérdidas EDC,SMPP EAC EAC,cableado EAC,red

1776 2582 2012 482 4740 2678 2531 2523 2470 2465 2439

kWh/m² kWh/m² kWh/m² kWh/m² kWh/m² MWh MWh MWh MWh MWh MWh

GA,año(0) es la irradianción global sobre superficie horizontalGA,año(α,β) es la irradiación global incidente sobre la superficie de apertura del concentradorBA,año(α,β) es la irradiación directa incidente sobre la superficie de apertura del concentradorDA,año(α,β) es la irradiación directa incidente sobre la superficie de apertura del concentradorGa,año(α,β) es la irradiación global incidente sobre la superficie de los módulos fotovoltaicosEDC es la energía producida por el generador FV sin pérdidasEDC,pérdidas es la energía producida por el generador FV con pérdidasEDC,SMPP es la energía disponible a la entrada del inversorEAC es la energía a la salida del inversorEAC,cableado es la energía AC disponible considerando las pérdidas en el cableado ACEAC,red es la energía inyectada a la red eléctrica después del transformador

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Previsión Optimista

Ingeniería: Campo Fotovoltáico Prototipo de Heliostato Fotovoltaico

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Ingeniería: Campo Fotovoltáico Heliostatos: Seguimiento al Sol en Dos EjesEstructura y mecanismo

Constituidos por perfiles metálicos que sirven de soporte a los módulos fotovoltáicos y a los espejos. Estos perfiles van sujetos a un eje cilíndrico horizontal que, a través de un mecanismo reductor, está unido a un sistema que proporciona el movimiento en dos ejes, azimut y elevación accionado por dos motores.

Mecanismo de elevación: Actuador lineal de rosca trapezoidal

Mecanismo de azimut: Corona dentada-piñón con reductor planetario

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Ingeniería: Campo Fotovoltáico Heliostatos: Seguimiento al Sol en Dos EjesSistema de control local

El seguimiento en dos ejes para permitir en cada momento el posicionamiento adecuado del seguidor, se realiza por coordenadas calculadas. 3 niveles de comunicación (red Profibus).

El control del movimiento se lleva a cabo con los siguientes equipos:

•Motores (elevación y azimut)

•Sensores cuenta-vueltas

•Finales de carrerra

•PLC

•Variador de frecuencia

•Contactores

•Caja de conexión IP-65

Control Manual(ON/OFF, sentido, motor, velocidad)

Contactores (Motor Azimut)

Motor Elevacion

Motor Azimut

Control de Potencia(Variador de Frecuencia)

Control Local(PLC, I/0 remotas) Finales de Carrera

(2x elevacion, 2x azimut)

Contactores (Motor Elevacion )

Cuenta-Vueltas(Motor Elevacion)

Cuenta-Vueltas(Motor Elevacion)

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Ingeniería: Campo Fotovoltáico Prototipo de Heliostato Fotovoltaico

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Ingeniería: Campo Fotovoltáico

Módulos Fotovoltáicos

• Fabricantes: Atersa, Isofotón y Solartec

• Tecnología: Silicio Monocristalino (Isofotón y Solartec) y Policristalino (Atersa)

• Condiciones de Operación: Intemperie 2,2X efectiva

• Montados sobre Seguidor en Dos Ejes

I-110 A-124 RADIX-72-116

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Ingeniería: Inversores e Instalación Eléctrica Inversores• Sistema Centralizado: Unidades estándar hasta alcanzar 800 kVA – 900 kVA

• Sistema Distribuido: Unidades de 5kVA en cada uno de los 170 heliostatos

IGBT’s, Triple Semipuente (trifásico) o puente monofásico, Alta Eficiencia, Seguimiento MPP de Alta Eficiencia, Baja Distorsión Armónica

Enganche eléctrico a la red de distribución mediante a conexión a las barras de generación de 6,3 kV de la planta solar térmica de 11MW PS10, a 50m del lugar de emplazamiento.

Conexión a la red eléctrica

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Ingeniería: Medidas de Validación de Ciemat y Solúcar Diversas Actuaciones

SOLUCAR Sevilla PV

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

8:00

8:45

9:30

10:1

5

11:0

0

11:4

5

12:3

0

13:1

5

14:0

0

14:4

5

15:3

0

16:1

5

17:0

0

17:4

5

18:3

0

19:1

5

20:0

0

20:4

5

0

10

20

30

40

50

60

70

80

PSal Inv 3PSal Inv 2PSal Inv 1Temp Inv3Temp Inv2Tamp Amb

0

500

1000

1500

2000

2500

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

Ref1x (w/m2)

Ref2x (w/m2)

Viento (Km/h)

T amb (º)

hum. (%)

Tpanel (º)

T R1x (º)

T R2x (º)

25 Abril 2005, Incremento Producción (2,2x a 1x) = 1,73

Construcción

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Finalizada Nave de Montaje

Realizada Instalación de Pedestales

Comenzando Fabricación Seguidores

Ficha Técnica

Ficha Técnica

Nombre del Proyecto Sevilla PV

Emplazamiento Latitud (37º 26’), Longitud (6º, 14’)

Potencia Pico de los Módulos Fotovoltaicos 700 kWp

Potencia Nominal de la Planta 1200 kW nominal

Sistema de Seguimiento 2 ejes

Concentración 2.2 x efectiva– 1.7 x real (incluyendo pérdidas)

Fabricantes Fotovoltaicos Solartec, Atersa, Isofotón

Nº Seguidores (asumiendo un módulo estándar de 85W y 0,63m2y una apertura del seguidor de 95 m2)

175

Irradiación Directa Normal (DNI) Anual 2012 kWh/m2.año (DNI)

Energía Eléctrica Anual Generada 2,4 GWh/año

Inversores Tecnología de IGBT

Transformadores 1 de 1250 kVA

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Ingeniería Civil y Gestión de ProyectoRealización de actividades comunes al levantamiento de cualquier instalación industrial en suelo no urbano, así como la obtención de los permisos necesarios, la situación de estos es la que sigue:

Régimen Especial: Concedido

Trámites Ambientales: Resolución Favorable (N/A)

Utilidad Pública (Razones Urbanísticas): Resolución favorable del ayuntamiento y de la consejería.

Licencia Municipal de Obras: Concedida

Autorización Administrativa de la Planta: Concedida

Licencia de Actividad/Apertura: Actividad, aprobada en pleno Ayto. Apertura, se aprobará una vez acabada la obra

Negociación de los Terrenos: Derechos de superficie por un periodo de 30 años en la finca Casaquemada, sita en Sanlucar la Mayor (Sevilla).

Situación Societaria: Creada la sociedad promotora el proyecto “Fotovoltaica Solar Sevilla, S.A. (en adelante Sevilla PV), con la participación accionarial siguiente:80% Solúcar20% Idae

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Inversión / Financiación Esquema Financiero

Terrenos

Seguros

SEVILLA PV

Subvenciones y Ayudas

Siema 52% IDAE 20%

Capital SocialFinanciación

Profit Banco Sabadell

PermisosLicencias

ConsorcioOperación y

Mantenimiento

CompañíaEléctrica

Subvención UE

Solartec 7%, Atersa 10.5%, Isofotón 10.5%

Solúcar 39.19%, Ciemat 3.14%, IDAE 2.14%, Solartec 12.75%, Atersa 19.125%, Isofotón 19.125%, Saint-Gobain 1.8% y WIP 2.56%

Propuesta Inicial

(concedida)

• Junta Andalucia • Profit

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Programa de Ejecución

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Hadley Center, Climatic Research Unit (UK)

Ventajas Medioambientales y Sociales

• Sevilla PV 1,2MW ahorrará la emisión de 28.000 Tn de CO2 en 20 años de vida [1]

• Reducirá el Periodo de Retorno Energético (Energy Payback Time) desde 2,3 a 1,4 - 1,5 years [1]

• Ahorrará combustibles fósiles para futuras generaciones

• No presenta contaminación acústica

• Creación de Empleo (directo e indirecto)

• Turismo Científico

[1] A. Wheldom et al. “Payback Times for Energy and Carbon Dioxide: Comparison of Concentrating and Non-Concentrating PV Systems”. 16th European PV Solar Energy Conference. Glasgow-2000.

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