Simulación fotovoltaica considerando parámetros de integración en edificaciones

Abstract

Esta investigación calibra y valida un modelo de sistemas fotovoltaicos monocristalinos en la herramienta computacional System Advisor Model (SAM) para simulación de generación eléctrica, considerando las características meteorológicas en Cuenca (Ecuador), ciudad en altura próxima a la línea ecuatorial. Se obtiene el rendimiento eléctrico al desplegarse paneles fotovoltaicos de características específicas, con inclinaciones que responden a techumbres típicas locales y distintas orientaciones. Se calcula la eficiencia con mediciones in situ durante un período de 18 días, para que, con datos meteorológicos se calibre un archivo climático para el año 2016. Se estiman rendimientos anuales acorde a inclinación y orientación, y a características técnicas de los fotovoltaicos. Se detectan pérdidas por acumulación de suciedad e incremento de temperatura de las placas. Se valida el modelo mediante una regresión lineal, al comparar los valores simulados con los datos obtenidos de mediciones in situ de un panel en posición horizontal. Los resultados indican una pérdida promedio de eficiencia de 2,77 % por condiciones de suciedad y de hasta el 30 % por incremento de temperatura. La validación del modelo mostró un coeficiente de determinación R2 = 0,996 y un RMSE normalizado de 8,16 %. Se concluye además que, por la latitud particular del sitio en estudio, a diferencia de la mayor parte del planeta, la disposición de paneles fotovoltaicos en cualquier orientación considerando pendientes bajas, no reduce significativamente el rendimiento en la generación de energía eléctrica anual.// This research calibrates and validates a model for monocrystalline photovoltaic systems in SAM (System Advisor Model) for power generation simulation, considering the meteorological characteristics of Cuenca, Ecuador, close to the equatorial line. The electrical performance is calculated by arranging photovoltaic systems with specific characteristics, with inclinations that respond to conventional local roofing and different orientations. Efficiency is calculated with in-situ measurements over a period of 18 days. Meteorological data were used to calibrate a weather file for the year 2016. Annual yields are estimated according to inclination and orientation, and technical characteristics of the photovoltaic system. Losses are detected due to dirt accumulation and increase in temperature of the panels. The model is validated by linear regression, by comparing the simulated values with the data obtained from in-situ measurements of a reference panel deployed horizontally. The results show an average efficiency loss of 2,77% for dirt conditions and up to 30% for temperature increases. The validation of the model showed a determination coefficient R2=0,996 and a normalized Root Mean Square Error (RMSE) of 8,16%. It is concluded that, because of the particular latitude of the study site, unlike most of the planet, the provision of photovoltaic panels in any orientation considering low slopes, does not significantly reduce the annual power generation performance.