¡Sacrificando el 20 % de la generación para aumentar 4 veces los ingresos!

Al vivir en el hemisferio norte, siempre hemos asumido que las estaciones de energía solar deberían estar orientadas hacia el sur porque esta dirección produce la máxima generación de electricidad y, por lo tanto, se supone que proporciona los mayores ingresos. Sin embargo, teniendo en cuenta el Acuerdo de Compra de Energía (PPA) con las políticas de fijación de precios por tiempo de uso, la correlación entre los períodos pico y valle y la cantidad de electricidad generada por las estaciones solares no siempre es consistente.

A medida que los proyectos de energía solar distribuida y montada en tierra adoptan cada vez más modelos de comercio de electricidad PPA, es posible que el enfoque tradicional de diseñar estaciones orientadas al sur ya no genere las mayores ganancias. Al alinear los ángulos de los paneles solares de acuerdo con las políticas locales de fijación de precios de electricidad según el tiempo de uso, podemos alterar la 'curva de pato' para maximizar los ingresos de la estación.

Enfoque tradicional de diseño de inclinación de paneles solares

En los diseños de sistemas solares tradicionales, el ángulo de inclinación de los paneles solares generalmente se optimiza para una generación máxima de electricidad mirando hacia el sur, alineado con la latitud de la ubicación del proyecto. Este enfoque logra la máxima generación de electricidad y normalmente presenta dos características:

1. En un día, el pico de generación se produce alrededor del mediodía.

El siguiente gráfico muestra la curva de salida típica de los paneles solares en el ángulo de inclinación óptimo orientado al sur, formando una 'forma parabólica positiva'.

Imagen: Curva típica de producción de energía solar

Ajustando el 'ángulo de acimut' de paneles solares produce cambios significativos en la producción en diferentes momentos:

Mirando hacia el este aumenta la generación de la mañana.

Mirando hacia el oeste aumenta la generación nocturna.

Imagen: Curvas de simulación de la producción del sistema de energía solar a lo largo del día para diferentes métodos de montaje

Tomando el ejemplo de un sistema de seguimiento horizontal de un solo eje, la generación de electricidad por la mañana y por la tarde es significativamente mayor en comparación con las instalaciones fijas debido a los ángulos de orientación hacia el este y el oeste. Sin embargo, como el ángulo de inclinación es 0, la generación eléctrica del mediodía es menor que la de las instalaciones fijas.

2. A lo largo del año, la primavera y el otoño producen la generación más alta.

El siguiente gráfico ilustra las variaciones de producción de un sistema de energía solar en una ubicación específica en Mongolia Interior, China, con diferentes diseños de ángulos de inclinación para los paneles solares.

Imagen: Simulación de las curvas de salida del sistema solar durante 12 meses con diferentes ángulos de inclinación de diseño

Cuando el ángulo de inclinación del sistema de energía solar se ajusta a 41°, la máxima generación de electricidad se produce durante todo el año, con un pico de producción en primavera (marzo, abril, mayo) y otoño (septiembre, octubre, noviembre).

Ajustando el 'ángulo de inclinación' de los paneles solares a 70 grados amplía el ángulo, lo que resulta en la máxima generación de electricidad durante el invierno (diciembre, enero, febrero). Por el contrario, establecer el ángulo de inclinación en 0 grados maximiza la generación de electricidad en verano (mayo, junio, julio).

Impacto del diseño tradicional en el precio de la electricidad

A medida que las tasas de penetración de la energía solar aumentan a nivel mundial, muchas áreas experimentan una pronunciada 'curva de pato' en los precios comerciales de la electricidad debido a la producción solar concentrada.

Por ejemplo, la 'curva pato' de California de 2015 a 2022 muestra precios decrecientes y períodos más prolongados de electricidad a bajo precio a medida que aumenta la penetración solar.

El siguiente gráfico ilustra los precios comerciales al contado en Shandong, China, en 2022, y muestra un'forma parabólica invertida'.

Análisis y recomendaciones

A través del análisis anterior, observamos:

Los diseños tradicionales de sistemas de energía solar concentran la producción solar alrededor del mediodía y durante la primavera y el otoño. En consecuencia, en condiciones comerciales basadas en el mercado (PPA), a medida que aumenta la penetración de la energía solar, el suministro de electricidad al mediodía aumenta significativamente, lo que lleva a una disminución de los precios comerciales. Asimismo, se amplía la duración de las temporadas valle en primavera y otoño.

Al ajustar el 'ángulo de azimut' y el 'ángulo de inclinación' de los paneles solares, podemos alterar efectivamente la curva de salida de los sistemas de energía solar. Por lo tanto, la adopción de nuevos enfoques de diseño en futuros proyectos solares puede mitigar significativamente el cada vez más prominente 'curva de pato'fenómeno en la fijación de precios de la electricidad en la red.

Se pueden implementar las siguientes medidas:

1.Ajustar el 'ángulo azimutal' de los paneles solares a una cierta orientación hacia el oeste:

Dado que los principales picos de demanda se producen por la tarde, se recomienda favorecer una orientación hacia el oeste. Aunque la generación total de electricidad puede disminuir en aproximadamente un 20 %, los precios pico de la electricidad son de 3 a 4 veces más altos que los precios valle. Por lo tanto, incluso con una generación reducida, la suma de ∑∑(precio * generación) aún puede aumentar significativamente.

Tomando como ejemplo Shandong, China, el impacto de los ángulos de acimut en la generación de electricidad es el siguiente:

2. Reducir el 'ángulo de inclinación' de los paneles solares a unos 15° para instalaciones fijas:

En la mayoría de las regiones, los precios de la electricidad tienden a ser más altos en verano debido a la demanda de calefacción. Reducir el ángulo de inclinación aumenta significativamente la generación de electricidad en verano y reduce la generación de primavera y otoño.

Aunque la generación total de electricidad disminuye, dado que los precios de la electricidad al mediodía se mantienen principalmente estables en verano, la suma de ∑(precio*generación) aún puede aumentar significativamente.

Además, teniendo en cuenta factores como la limpieza y la acumulación de polvo, un ángulo de inclinación de 15° es más práctico que 0°.

3.Implementación de 'sistemas de seguimiento horizontal de un solo eje':

Los sistemas de seguimiento horizontal de un solo eje se alinean perfectamente con las características antes mencionadas. Con un ángulo de inclinación de 0°, mejoran la generación de electricidad en verano. Además, tienen distintos ángulos de acimut por la mañana y por la tarde, lo que impulsa la generación durante estos períodos. Por lo tanto, bajo los sistemas de precios de la electricidad existentes, la adopción de sistemas de seguimiento horizontal de un solo eje aumenta significativamente la generación de electricidad durante los períodos de electricidad de alto precio, mejorando así la suma de ∑ (precio*generación).

Además, en comparación con las instalaciones fijas, el coste de los sistemas de seguimiento horizontales de un solo eje no aumenta significativamente. ¡No sólo mejoran la generación total de electricidad sino que también aumentan la generación durante los períodos de electricidad de alto precio!

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