Más producción con ejes rastreadores
Cloudview EcoFarms se esfuerza por cultivar la tierra de una manera ecológicamente sana, proporcionando el alimento a miembros de una red de agricultura sostenida por la comunidad. La instalación de un sistema fotovoltaico que usa módulos e inversores hechos localmente empareja su filosofía de “compra local”, y usar la energía solar limpia para compensar el uso de electricidad en la nueva unidad de almacenamiento en cámaras frigoríficas de la granja, tiene buen sentido financiero.
El programa incentivo del estado de Washington, programado para permanecer hasta el 2020, le paga a los dueños de sistemas fotovoltaicos basándose en su producción anual. Actualmente, el tipo base es 0.15 dólares por kWh. Los sistemas que usan inversores y módulos de Washington son compensados en 0.54 dólares por kWh. La salida del sistema es medida por un patrón de grado de producción. Se paga a los participantes por toda la producción de sus sistemas fotovoltaicos. Después del 2020, los incentivos estatales finales y el único reembolso son el consumo de energía de compensación.
Opciones de diseño
El sistema de Cloudview fue diseñado para maximizar el pago incentivo anual. Su rastreador de eje solo gira del Este al Oeste para seguir el camino del sol, ayudando a que los módulos capturen tanta energía como les sea posible durante el día, sobre todo durante los meses de verano soleados.
El Modelos Asesor de Sistema (SAM) del Laboratorio Nacional de Energía Renovable (un software de análisis de sistema gratis) fue usado para modelar la salida de serie y su reembolso financiero. El primer objetivo era maximizar el pago incentivo anual. Para esto, se consideraron tres opciones:
· 20 módulos con un eje de seguimiento único
· 20 módulos en una serie fija (para comparar la producción contra el sistema rastreador)
· 26 módulos en una serie fija, el número de módulos calculados para maximizar el pago incentivo anual de 5,000 dólares.
El análisis de SAM se hizo usando las consideraciones siguientes:
· Una vida útil de 30 años.
· Una tasa de inflación de 2.5 %, en promedio del precio de la inflación en los Estados Unidos durante los 10 años pasados.
· Un verdadero tipo de descuento del 8 %, que es usado para rebajar beneficios de año constantes y gastos y está basado en el precio de préstamo comercial a medio plazo.
· El crédito fiscal federal del 30 % fue aplicado en el primer año.
· Los gastos de operación y mantenimiento no fueron incluidos.
· Los costos del rastreador estaban basados en gastos de instalación actuales; los gastos de serie fijos fueron estimados.
· Los gastos de la electricidad fueron calculados usando el precio de utilidad de corriente para la granja, que es 0.04 dólares por kWh.
· Una degradación del 0.5 % por año en la salida de módulo fue asumida.
SAM descontó el crédito fiscal del 30 % en el primer año y también descontó el pago incentivo y el coste evitado de la energía de utilidad que el sistema fotovoltaico compensa. Después de siete años y medio, la única deducción evitada es el coste de energía multiplicado por la tasa de inflación, asumida a ser el 2.5 % por kWh.
Mientras el sistema fijo de 26 módulos cedió la salida anual más grande, el sistema rastreador tenía la mayor producción de verano y no estaba tan alejado de la producción anual estimada (8,947 kWhs contra 8,929 kWhs).
El costo instalado de componentes hechos por Washington es una ganga. Usando módulos e inversores más baratos pero fuera del estado, causa que el sistema rastreador y los gastos de la serie más grande estén más o menos nivelados, en cuyo caso no habría ninguna ventaja a la utilización del rastreador ya que habrá más cuestiones de mantenimiento sobre la vida del sistema.
A causa del costo superior de módulos hechos por Washington y microinversores, la serie fija más grande tendría un mayor coste- aproximadamente 4,000 dólares más que el sistema rastreador. En comparación, la diferencia de coste especificando los módulos no producidos en Washington era menor. La serie más grande habría requerido más espacio en la azotea y el sistema rastreador adecuado cabría perfectamente en una fila en la azotea.
Comparado con una serie fija, el sistema rastreador tendría probablemente gastos de mantenimiento, aunque éstos no fueron factores en el análisis. Aquellos podrían negar la ventaja financiera que el sistema rastreador ha comparado contra la serie fija.
Detalles especiales del sistema
El montaje del rastreador en una azotea requirió la atención adicional de accesorios, debido a cargas de viento más altas de una serie que fue inclinada del plano de la cubierta. Esto también requirió que la ingeniería asegurara que las cargas de viento adicionales y el peso añadido del rastreador pudieran ser sostenidos por la estructura existente.
La base del rastreador fue colocada por Unistrut en centros de 48 pulgadas, proporcionando varios puntos de unión por la azotea de acero acanalada y las orientaron de Norte a Sur. Ellos también proveyeron la altura adicional que tenía que montar dos filas de carriles de cruz de Unistrut encima del perfil de material para techar el acanalado. Todas las penetraciones fueron selladas con GeoGreen 4500, un sellador de azotea.
El eje rastreador de 10 bahías tiene secciones cada 8 pies con una vara de pivote en cada bahía, que sostiene dos módulos cada uno. El sistema ligero tiene mucho tonificante que requirió el tiempo de ensamble adicional comparado a un sistema fijo. Un brazo amplía la longitud del rastreador y mueve la vara de pivote para cada bahía usando un accionador de tornillo eléctrico.
Dos módulos fueron atados por vara de pivote con cerrojos estándar de acero inoxidable de ¼ de pulgadas. Era crítico que el alambrado del módulo estuviera flojo para manejar la posición que cambia de los módulos cuando rastrean el sol. La vara de pivote fue unida entonces al equipo de aterramiento conductor que usa un conector de tubo de tierra.
Los microinversores fueron montados en un travesaño horizontal de Unistrut que también sirve como la dirección de alambre para la corriente alterna y alambrado de corriente continua y el hilo de conexión a tierra del equipo. Esta ampliación requirió una extensión de los alambres de los módulos.
Los dos circuitos ramificados de los microinversores fueron combinados en el estante del rastreador usando un acondicionador de aire desconectado. Esto permite que el sistema sea desconectado en la azotea para encargar pruebas y mantenimiento, y permite la solución de cada circuito ramificado. Este circuito entonces pasa por el metro de producción y es interconectado en el lado de carga de un subpanel. Un circuito separado impulsa el accionador del rastreador y la electrónica de control.
Desempeño del sistema
El sistema de seguimiento solar es nuevo a la industria fotovoltaica, pero ha tenido un negocio existente desde hace mucho tiempo que hace rastreadores de satélites. El rastreador tiene que ser programado a mano para las diferentes estaciones del año.
El sistema ha estado funcionando durante sólo cinco meses, entonces debe ver demasiado pronto como esto funciona bien comparado a las predicciones de SAM por lo que se espera que en el futuro próximo se tenga una mayor eficiencia en el costo y diseño de sus componentes, sin embargo, para proyectos menores a 100kw el retorno de la inversión no es tan atractivo como el propio sistema.
Referencia
Hoffer, B. (2013). INCREASING PRODUCTION with Single-Axis Tracking. Home Power, 92-96.