GRADO EN INGENIERÍA EN TECNOLOGÍAS INDUSTRIALES

GRADO EN INGENIERÍA EN TECNOLOGÍAS
 INDUSTRIALES

 TRABAJO FIN DE GRADO
“DISEÑO DE LA PLANTA SOLAR FOTOVOLTAICA DEL PUERTO
DE SANTA MARIA (CÁDIZ) UTILIZANDO COMO HERRAMIENTA
 COMPUTACIONAL EL PROGRAMA PVsyst”

 Autor: Ignacio Bretón García
 Director: Consuelo Alonso Alonso

 Madrid, 13 de Julio 2021

Declaro, bajo mi responsabilidad, que el Proyecto presentado con el título
“DISEÑO DE LA PLANTA SOLAR FOTOVOLTAICA DEL PUERTO DE
 SANTA MARÍA (CÁDIZ) UTILIZANDO COMO HERRAMIENTA
 COMPUTACIONAL EL PROGRAMA PVsyst”
 en la ETS de Ingeniería - ICAI de la Universidad Pontificia Comillas en el
 curso académico 2020/21 es de mi autoría, original e inédito y
 no ha sido presentado con anterioridad a otros efectos.
El Proyecto no es plagio de otro, ni total ni parcialmente y la información que ha sido
 tomada de otros documentos está debidamente referenciada.

 Fdo.: Ignacio Bretón García Fecha: 12/07/2021

 Autorizada la entrega del proyecto
 EL DIRECTOR DEL PROYECTO
 ALONSO ALONSO Firmado digitalmente por
 ALONSO ALONSO
 CONSOLACION - CONSOLACION - 05408293G
 Fecha: 2021.07.12 23:25:21
 05408293G +02'00'

 Fdo.: Consuelo Alonso Alonso Fecha: 12/JULIO/2021

AUTORIZACIÓN PARA LA DIGITALIZACIÓN, DEPÓSITO Y DIVULGACIÓN EN RED DE
PROYECTOS FIN DE GRADO, FIN DE MÁSTER, TESINAS O MEMORIAS DE
BACHILLERATO
1º. Declaración de la autoría y acreditación de la misma.
El autor D._ GNACIO BRETÓN GARCÍA_
DECLARA ser el titular de los derechos de propiedad intelectual de la obra:
“DISEÑO DE LA PLANTA SOLAR FOTOVOLTAICA DEL PUERTO DE SANTA MARÍA
(CÁDIZ) UTIILIZANDO COMO HERRAMIENTA COMPUTACIONAL EL PROGRAMA
PVsyst”, que ésta es una obra original, y que ostenta la condición de autor en el sentido que otorga la
Ley de Propiedad Intelectual.

2º. Objeto y fines de la cesión.
Con el fin de dar la máxima difusión a la obra citada a través del Repositorio institucional de la
Universidad, el autor CEDE a la Universidad Pontificia Comillas, de forma gratuita y no exclusiva,
por el máximo plazo legal y con ámbito universal, los derechos de digitalización, de archivo, de
reproducción, de distribución y de comunicación pública, incluido el derecho de puesta a disposición
electrónica, tal y como se describen en la Ley de Propiedad Intelectual. El derecho de transformación
se cede a los únicos efectos de lo dispuesto en la letra a) del apartado siguiente.

3º. Condiciones de la cesión y acceso
Sin perjuicio de la titularidad de la obra, que sigue correspondiendo a su autor, la cesión de
derechos contemplada en esta licencia habilita para:
 a) Transformarla con el fin de adaptarla a cualquier tecnología que permita incorporarla a internet y
 hacerla accesible; incorporar metadatos para realizar el registro de la obra e incorporar “marcas
 de agua” o cualquier otro sistema de seguridad o de protección.
 b) Reproducirla en un soporte digital para su incorporación a una base de datos electrónica,
 incluyendo el derecho de reproducir y almacenar la obra en servidores, a los efectos de garantizar
 su seguridad, conservación y preservar el formato.
 c) Comunicarla, por defecto, a través de un archivo institucional abierto, accesible de modo libre y
 gratuito a través de internet.
 d) Cualquier otra forma de acceso (restringido, embargado, cerrado) deberá solicitarse expresamente
 y obedecer a causas justificadas.
 e) Asignar por defecto a estos trabajos una licencia Creative Commons.
 f) Asignar por defecto a estos trabajos un HANDLE (URL persistente).

4º. Derechos del autor.
El autor, en tanto que titular de una obra tiene derecho a:
 a) Que la Universidad identifique claramente su nombre como autor de la misma
 b) Comunicar y dar publicidad a la obra en la versión que ceda y en otras posteriores a través de
 cualquier medio.
 c) Solicitar la retirada de la obra del repositorio por causa justificada.
 d) Recibir notificación fehaciente de cualquier reclamación que puedan formular terceras personas
 en relación con la obra y, en particular, de reclamaciones relativas a los derechos de propiedad
 intelectual sobre ella.

5º. Deberes del autor.
El autor se compromete a:
 a) Garantizar que el compromiso que adquiere mediante el presente escrito no infringe ningún

derecho de terceros, ya sean de propiedad industrial, intelectual o cualquier otro.
 b) Garantizar que el contenido de las obras no atenta contra los derechos al honor, a la
 intimidad y a la imagen de terceros.
 c) Asumir toda reclamación o responsabilidad, incluyendo las indemnizaciones por daños, que
 pudieran ejercitarse contra la Universidad por terceros que vieran infringidos sus derechos e
 intereses a causa de la cesión.
 d) Asumir la responsabilidad en el caso de que las instituciones fueran condenadas por infracción
 de derechos derivada de las obras objeto de la cesión.

6º. Fines y funcionamiento del Repositorio Institucional.
La obra se pondrá a disposición de los usuarios para que hagan de ella un uso justo y respetuoso
con los derechos del autor, según lo permitido por la legislación aplicable, y con fines de estudio,
investigación, o cualquier otro fin lícito. Con dicha finalidad, la Universidad asume los siguientes
deberes y se reserva las siguientes facultades:

 La Universidad informará a los usuarios del archivo sobre los usos permitidos, y no garantiza
 ni asume responsabilidad alguna por otras formas en que los usuarios hagan un uso posterior de
 las obras no conforme con la legislación vigente. El uso posterior, más allá de la copia privada,
 requerirá que se cite la fuente y se reconozca la autoría, que no se obtenga beneficio comercial,
 y que no se realicen obras derivadas.
 La Universidad no revisará el contenido de las obras, que en todo caso permanecerá bajo la
 responsabilidad exclusive del autor y no estará obligada a ejercitar acciones legales en nombre del
 autor en el supuesto de infracciones a derechos de propiedad intelectual derivados del depósito y
 archivo de las obras. El autor renuncia a cualquier reclamación frente a la Universidad por las
 formas no ajustadas a la legislación vigente en que los usuarios hagan uso de las obras.
 La Universidad adoptará las medidas necesarias para la preservación de la obra en un futuro.
 La Universidad se reserva la facultad de retirar la obra, previa notificación al autor, en supuestos
 suficientemente justificados, o en caso de reclamaciones de terceros.

Madrid, a 13 de julio de 2021

 ACEPTA

 Fdo

Motivos para solicitar el acceso restringido, cerrado o embargado del trabajo en el Repositorio Institucional:

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 INDUSTRIALES

 TRABAJO FIN DE GRADO
“DISEÑO DE LA PLANTA SOLAR FOTOVOLTAICA DEL PUERTO
DE SANTA MARÍA (CÁDIZ) UTILIZANDO COMO HERRAMIENTA
 COMPUTACIONAL EL PROGRAMA PVsyst”

 Autor: Ignacio Bretón García
 Director: Consuelo Alonso Alonso

 Madrid, 13 de Julio 2021

Agradecimientos

En primer lugar, quiero agradecer a toda mi familia por todo el apoyo que me ha dado durante
toda mi vida. También a mis profesores de ICAI y en especial a mi directora de proyecto fin
de grado, que me han formado durante los últimos 5 años de mi vida y por último a todos
mis compañeros de universidad y a todos mis amigos de la infancia que me han acompañado
siempre.

DISEÑO DE LA PLANTA SOLAR FOTOVOLTAICA DEL PUERTO
DE SANTA MARÍA (CÁDIZ) UTILIZANDO COMO HERRAMIENTA
 COMPUTACIONAL EL PROGRAMA PVsyst
 Autor: Bretón García, Ignacio.
 Director: Alonso Alonso, Consuelo
 Entidad Colaboradora: ICAI – Universidad Pontificia Comillas)

 RESUMEN DEL PROYECTO

 Palabras clave: Energía solar fotovoltaica, panel solar, inversor, PVsyst, REE.

 1. Introducción
 Es una realidad que las áreas de mayor desarrollo social, industrial y tecnológico son
 más ricas en la producción de energía primaria. Estas áreas se convierten en el foco de
 negocios y prosperidad para de la generación de energía sostenible. Además, una de las
 enormes ventajas de las tecnologías renovables es que están reemplazando gradualmente
 a otras tecnologías tradicionales conocidas (carbón, gas natural, diésel) que dañan el
 medio ambiente y la calidad de vida de los ciudadanos que viven y trabajan a su
 alrededor.

 La energía solar fotovoltaica destaca por ser la alternativa más respetuosa con el
 medioambiente. Esto es debido a que no contamina, no genera residuos, es muy segura
 para la salud, es muy sencillo su desmantelamiento y no tiene prácticamente ningún
 impacto con el ecosistema del entorno.

 También cabe destacar sus beneficios para la sociedad. Esta tecnología desarrolla la
 industria y la economía de la región en la que se instala generando puestos de trabajo.
 Son fuentes de energía inagotables y por ello su interés en el desarrollo tecnológico del
 mismo.

 Otra de las ventajas de el estudio del siguiente proyecto es que cumple con cuatro de los
 diecisiete objetivos que se determinaron en la ONU con el fin de erradicar la pobreza,
 proteger el planeta y asegurar la prosperidad. Estos son el séptimo, noveno, onceavo y
 treceavo; energía no contaminante, industria, comunidades sostenibles y acción por el
 clima respectivamente.

 2. Desarrollo del proyecto
 El primer acercamiento a este proyecto consiste en elegir el emplazamiento donde se
 desarrollará la instalación. Para obtener la máxima energía por metro cuadrado, se ha
 estudiado de la radiación global horizontal en España. Junto a el requisito que la parcela
 debe estar próxima a una subestación de conexión a REE de 132kV.

Tras elección de el Puerto de Santa María para situar el emplazamiento, se dispondrá a
elegir los equipos que se van a utilizar.

El primer paso es llenar la parcela con el máximo número de paneles solares para poder
obtener la mayor capacidad de la planta posible, así obteniendo la mayor potencia pico.
Como se había escogido la potencia máxima de los paneles, se conoce que la potencia
pico será aproximadamente 50MWp.

Una vez conocida la potencia pico se dispondrá a elegir el ratio más optimo CC/CA
(corriente continua/corriente alterna) de la planta. Siendo este el cociente entre la
potencia pico y la potencia nominal. Tras realizar varias simulaciones con los diversos
inversores manteniendo constante la potencia pico, se ha llegado a la conclusión que el
ratio óptimo es 1,158. Con este dato se procederá a analizar cúal es la combinación de
paneles e inversores a utilizar.

De nuevo, tras realizar todas las simulaciones posibles con todas las combinaciones de
inversores y paneles, manteniendo constante tanto la potencia pico como la potencia
nominal, por consiguiente, el ratio también. La combinación elegida para la instalación
fotovoltaica ha sido los panales Canadian Solar y los inversores SMA.

3. Descripción del proyecto
La planta se conectará a la subestación de el Puerto de Santa María, emplazamiento el
cual ha sido cuidadosamente estudiado.

El panel solar elegido ha sido el Canadian Solar bifacial de 550W de potencia. La
distribución más idónea para la parcela es la combinación de 88.000 módulos solares
colocados en 5.500 circuitos o string de 16 paneles por string cada uno. Esta combinación
resulta en 48,4MWp de potencia pico.

El inversor elegido ha sido el SMA de 2200 kW de potencia, con un ratio CC/CA de
1,158. Se colocarán 19 inversores generando una potencia nominal de 41.800W.

El performance ratio de la planta es del 84.6%, teniendo una predicción de producción
en el año 1 de 99.406MWh al año.

4. Viabilidad económica
Una vez organizado todo el proyecto se debe hacer el trabajo más importante, siendo este
el estudio de la viabilidad económica del proyecto, que va a determinar si el proyecto se
realizará o no.

Para este estudio, se comenzará cuantificando el presupuesto del proyecto,
posteriormente los costes del proyecto e ingresos y por la rentabilidad del proyecto
analizando la cuenta de resultados y el flujo de caja.

El presupuesto por material calcula el coste de todos los equipos usados en la
construcción de la obra, estando divididos en los subgrupos. Luego el presupuesto por

contrata consiste en el porcentaje que cobrará la empresa contratista por gastos generales
y por beneficio industrial, siendo de un 16% y un 3% respectivamente.

Tras haber calculado el presupuesto se pasa a calcular el CAPEX y el OPEX, siendo
estos el coste inicial y el coste anual de operación. Llegando al cálculo de que se
necesitaría una inversión inicial de 37 millones de euros y 275 mil euros anuales
respectivamente.

 CAPEX

 Presupuesto ejecución material 28.654.231,71 €

 Presupuesto por contrata 5.444.304,03 €

 Gastos desarrollo 1.500.000,00 €

 Gastos interconexión 1.500.000,00 €

 TOTAL 37.098.535,74 €

 Tabla 1 CAPEX

A la hora de calcular los ingresos es necesario la predicción de producción energética
del emplazamiento y la tarifa a la que se va a vender la energía. Por lo que se estiman
unos ingresos de 4,5 millones de euros de media anuales.

Con todos los costes e ingresos ya calculados, ahora es necesario analizar si el proyecto
es rentable económicamente o se perderá dinero con el. Para ello se ha decidido usar los
parámetros VAN y TIR para tener una aproximación a el beneficio que dará la instalación
y el margen que tendremos.

Simulando una vida útil de 30 años y una tasa de retorno del 3% el proyecto generará un
beneficio de la inversión de 24 millones de euros. Con los mismos parámetros el valor
del TIR es del 7,65%.

5. Conclusiones
El proyecto además de ser económicamente viable ayuda a alcanzar los objetivos de la
Agenda 2030 de las Naciones Unidas. Además, el proyecto incentivará el conseguir los
objetivos de la política europea del Green Deal y mas en concreto de la política
energética del Plan Nacional Integrado de Energía y Clima 2021-2030 ayudando a la
descarbonización de la económica y la transición energética a 2050.

IMPLEMENTATION PROJECT OF A LARGE-SCALE
 PHOTOVOLTAIC SOLAR PLANT FOR ELECTRICITY
 GENERATION
 Author: Bretón García, Ignacio.
 Supervisor: Alonso Alonso, Consuelo
 Collaborating Entintity: ICAI – Universidad Pontificia Comillas)

 PROJECT SUMMARY

Keywords: Photovoltaic solar energy, solar panel, inverter, PVsyst, REE.

 1. Introduction
It is a reality that the area with the most thorough social, industrial and technological
development are richest clean energy production wise. Also, the biggest advantage of
the renewable energy technology generation is that they are replacing the traditional way
of producing energy (cold, gas, diesel) witch damage the environment.

Solar photovoltaic energy is the best green energy alternative as it is the least harmful to
the planet. This is due to the fact that it does not have any residuals, it has the least impact
to the ecosystem where it is installed, and it is very easy to uninstall everything. It is also
desirable to stand out the positive economic impact it has on society as it generates
indefinity job offers as it is unlimited source of energy.

Another advantage is that it follows the agenda 2030 path by meeting four out of
seventeen objectives, being those:

- 7. Affordable and clean energy.

- 9. Industry, innovation and infrastructure.

- 11. Sustainable cities and communities.

- 13. Climate action.

 2. Project development
The first approach to the project has been made by choosing the placement in Spain. It
has been taking in consideration to aspect, the global horizontal irradiance (GHI) and
that it is in a radio of 20 km to the closest substation. The substation chosen it is el Puerto
de Santa María´s substation, 132kV connected to REE.

The next step is to choose the equipment that will be use in the plant.

First of all the area has to be cover with panels trying to get the maximum power possible,
for that reason the most powerful panels has been chosen and as a result of that 50MW
has been set as the peak power.

Ones the peak power it is known, the ratio between peak power and nominal power has
to be set. This has been done by making several simulations with PVsyst keeping the
peak power constant and varying the nominal power until the least loses for efficiency
are found. By that the ratio found is 1,158.

Finally, the best power panels had to be chosen. This was done by making the same
simulations as before but instead of varying the inverters power, the several panels are
changed. Concluding that the best combination possible is using Canadian Solar panels
and SMA inverters with 1,158 ratio.

 3. Project description
As mention before the plant will be locate in el Puerto de Santa María. The solar panel
and inverters chosen are Canadian Solar 550W and 220kW SMA respectively with a
1,158 ratio.

The best distribution possible for the solar panels are using 88.000 modules placed in 16
series of 5.500 strings. As for the inverters, use nineteen of 2200kW each. The result is
48,4MWp peak power with 41,8MW nominal power which leads to 1,158 ratio and with
a performance ratio of 84,6% producing 99.406MWh per year.

 4. Economic viability
Ones all the project its set, the economic viability will determine if the project will be
profitable or not, giving it green light to the project.

First of all, the budget has to be calculated it by separating it into material and personal.
The material budget is the cost of the material of the construction. While the personal
budget it is set as a 3% of the industrial benefit and a 16% of general cost of the material
budget.

After calculating the budget, the CAPEX and OPEX will be calculated, being the initial
investment and the operational expenditure. 37 million and 275 thousand euros
respectively.

 CAPEX

 Presupuesto ejecución material 28.654.231,71 €

 Presupuesto por contrata 5.444.304,03 €

Gastos desarrollo 1.500.000,00 €

 Gastos interconexión 1.500.000,00 €

 TOTAL 37.098.535,74 €

 Tabla 2 CAPEX

Also, the profits need to be calculated. The invoice Price for the energy is going to be
40€/MWh and by multiplying it for the annually energy produced we get the profits,
roughly 4,5 million euros each year.

Finally in order to know if the project is viable or not the NPV and the IRR. Assuming a
lifespan of 30 years and a 3% annual rate the net present value will be 24 millions of
euros and IRR of 7,65%. So, it can be said that the project is more than economically
viable.

 5. Conclusions
With this project a more thorough approach can be done to this technology. Concluding
that the photovoltaic solar plan is growing every year and will stay for a long time. It is
proven that is a very interesting sector.

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 GRADO EN INGENIERÍA EN TECNOLOGÍAS DE TELECOMUNICACIÓN

 ÍNDICE DE LA MEMORIA

Índice de la memoria
Capítulo 1. Introducción .................................................................................................... 5
 1.1 Energía solar........................................................................................................................... 5
 1.2 Sector fotovoltaico ................................................................................................................. 7

Capítulo 2. Objetivos desarrollo sostenible ........................................................................ 9

Capítulo 3. ANALISIS DE ALTERNATIVAS ................................................................ 11
 3.1 Calatrava .............................................................................................................................. 13
 3.2 Carmona ............................................................................................................................... 14
 3.3 Puerto de Santa María .......................................................................................................... 15

Capítulo 4. EMPLAZAMIENTO ..................................................................................... 17
 4.1 Gráfica de la previsión de radiación global y difusa ............................................................ 18
 4.2 Gráfica de la previsión de duración de la radiación solar .................................................... 18
 4.3 Diagrama de cajas de la previsión de temperaturas ............................................................. 19
 4.4 Gráfica de la previsión y días con precipitación en cada mes.............................................. 20
 4.5 Gráfica de la previsión de radiación global diaria ............................................................... 20
 4.6 Gráfica de la previsión de temperaturas máximas y mínimas diarias .................................. 21

Capítulo 5. Equipos de una planta fotovoltaica .............................................................. 22
 5.1 Panel fotovoltaico................................................................................................................. 22
 5.2 Inversores ............................................................................................................................. 25
 5.3 Seguidores ............................................................................................................................ 25
 5.3.1 Un eje .............................................................................................................................. 25
 5.3.2 Doble eje ......................................................................................................................... 26

Capítulo 6. ELECCIÓN DE EQUIPOS .......................................................................... 27
 6.1 RATIO E INVERSORES .................................................................................................... 27
 6.2 PANELES SOLARES FOTOVOLTAICOS ....................................................................... 29

Capítulo 7. Estimación de energía ................................................................................... 31
 7.1 PÉRDIDAS DE ENERGÍA ................................................................................................. 31
 7.1.1 Pérdidas Óhmicas ........................................................................................................... 32
 7.1.2 Transformadores ............................................................................................................. 33

 I

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 ÍNDICE DE LA MEMORIA

 7.1.3 Perdidas por eficiencia en el módulo: (-0.3%) ............................................................... 33
 7.1.4 Perdidas por LID ............................................................................................................ 33
 7.1.5 Pérdidas de desajuste de módulo (2%) ........................................................................... 34
 7.1.6 Pérdidas por suciedad (2%) ............................................................................................ 34
 7.1.7 Perdida de incidencia...................................................................................................... 34

Capítulo 8. Simulación PVsyst ......................................................................................... 35
 8.1 Datos climatológicos ............................................................................................................ 35
 8.2 Disposición paneles: horizonte lejano y sombras próximas ................................................ 36
 8.3 Resultados de producción de energía de la planta solar....................................................... 37

Capítulo 9. Estudio Viabilidad Económica...................................................................... 40
 9.1 Presupuesto del proyecto...................................................................................................... 40
 9.2 Costes del Proyecto .............................................................................................................. 41
 9.3 Ingresos del Proyecto ........................................................................................................... 42
 9.4 Cuenta de resultados ............................................................................................................ 44
 9.5 Flujo de caja del proyecto .................................................................................................... 47
 9.6 Rentabilidad del proyecto .................................................................................................... 49

Capítulo 10. Conclusiones .................................................................................................. 52

Capítulo 11. Bibliografía .................................................................................................... 53

ANEXO I.- Mapa de la Red Eléctrica de REE y Planos ................................................... 55

ANEXO II.- Informes de Simulación Energética con el Programa PVsyst..................... 56

ANEXO III.- Catálogos Equipos ....................................................................................... 57

 II

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 ÍNDICE DE FIGURAS

 Índice de Ilustraciones
Ilustración 1. Fusión nuclear [1] ............................................................................................ 5
Ilustración 2. Tipos de radiación [2] ...................................................................................... 6
Ilustración 3. Capacidad instalada energías renovables [3] ................................................... 7
Ilustración 4. Distribución instalación energías renovable en España[3] .............................. 8
Ilustración 5. Los 17 objetivos agenda 2030. ...................................................................... 10
Ilustración 6. Mapa radiación en la península Ibérica[10] .................................................. 11
Ilustración 7 Emplazamiento ............................................................................................... 17
Ilustración 8. Previsión radiación global y difusa ............................................................... 18
Ilustración 9. Previsión duración radiación ......................................................................... 19
Ilustración 10. Previsión temperaturas ................................................................................ 19
Ilustración 11. Previsión precipitaciones ............................................................................. 20
Ilustración 12. Previsión radiación global diaria ................................................................. 21
Ilustración 13. Previsión temperaturas máximas y mínimas ............................................... 21
Ilustración 14. Equipos principales planta fotovoltaica [12] ............................................... 22
Ilustración 15. Curva característica panel solar [13] .......................................................... 23
Ilustración 16. Panel monocristalino [14]............................................................................ 24
Ilustración 17. Panel policristalino [15] .............................................................................. 24
Ilustración 18. Seguidor un eje. [16] ................................................................................... 26
Ilustración 19. Seguidor doble eje. [17] .............................................................................. 26
Ilustración 20. Pérdidas de incidencia ................................................................................. 34
Ilustración 21. Datos radiación global ................................................................................. 35
Ilustración 22. Horizonte del emplazamiento ...................................................................... 36
Ilustración 23. Distribución paneles .................................................................................... 37
Ilustración 24. Diagrama de Sankey de pérdidas de energía ............................................... 38
Ilustración 25. Evolución producción anual ........................................................................ 39

 III

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 ÍNDICE DE FIGURAS

 Índice de tablas
Tabla 1 CAPEX ................................................................................................................... 12
Tabla 2 CAPEX ................................................................................................................... 16
Tabla 3. Datos Calatrava ..................................................................................................... 14
Tabla 4. Comparación empazamientos ................................................................................ 16
Tabla 5. Simulaciones inversor SMA .................................................................................. 28
Tabla 6. Simulaciones inversor Ingeteam............................................................................ 28
Tabla 7. Simulación paneles fotovoltaicos .......................................................................... 29
Tabla 8. Comparativa paneles fotovoltaicos........................................................................ 30
Tabla 9. Presupuesto material .............................................................................................. 40
Tabla 10. Presupuesto total .................................................................................................. 41
Tabla 11. CAPEX ................................................................................................................ 41
Tabla 12. OPEX ................................................................................................................... 42
Tabla 13. Datos para el cálculo de ingresos ........................................................................ 43
Tabla 14. Cuenta resultados 1.............................................................................................. 44
Tabla 15. Cuenta resultados 2.............................................................................................. 45
Tabla 16. Cuenta resultados 3.............................................................................................. 46
Tabla 17. Flujo de caja 1 ..................................................................................................... 47
Tabla 18. Flujo de caja 2 ..................................................................................................... 48
Tabla 19. Flujo de caja operativo y acumulado ................................................................... 51
Tabla 20. Datos generales .................................................................................................... 52

 IV

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 Capítulo 1. INTRODUCCIÓN
 El principal objetivo de este proyecto es el estudio básico del diseño de una planta solar
 fotovoltaica de gran potencia. Para ello se utilizará el programa informático PVsyst
 referencia mundial para este tipo de trabajos. Las frases principales son: el recurso solar
 y la simulación computacional para la elección de los equipos más competentes
 disponibles en el mercado. Finalmente se desarrollará la viabilidad económica del
 proyecto.

1.1 ENERGÍA SOLAR

 El sol es la fuente de energética básica para la vida terrestre. Este produce radiación
 electromagnética en forma de luz. El fenómeno es debido a que en el centro de la masa
 solar fusiona 4 átomos de hidrógeno para dar lugar a dos átomos de helio más energía,
 mayor mente conocida por la famosa fórmula de Albert Einstein = · 2.

 Ilustración 1. Fusión nuclear [1]

 De toda la energía emitida por el sol, en la parte superior de la atmósfera terrestre llegan
 1.367 / 2 , quedando este valor en 1.100 / 2. Es por ello que se despierta el interés
 al aprovechamiento de esta energía tan valiosa y prácticamente infinita.

 5

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La radiación solar no alcanza la superficie terrestre de modo constante, variando según
una variedad de factores muy extensa como puede ser la estación del año, nubosidad, de
la reflectancia de las superficies y demás. el momento del día. Es por ello que se
diferencia entre los tipos de radiación. Siendo estas:
 
 - Radiación: es la potencia de la radiación solar por unidad de superficie ( ).
 2

 - Irradiación: es la radiación multiplicada por el tiempo, siendo esta la energía
 
 radiada por el sol por unidad de superficie ( 2).

 - Radiación directa horizontal: es la radiación directa recibida por una superficie
 
 situada en el plano horizontal ( 2).

 - Radiación difusa horizontal (DHI): es la radiación difusa recibida por una
 
 superficie situada en el plano horizontal ( 2).

 - Radiación reflejada: es la radiación procedente de la reflexión en el suelo ( ).
 2

 - Radiación global horizontal (GHI): es radiación global recibida por una
 superficie situada en el plano horizontal, siendo esta la suma de todas las
 
 anteriores ( 2).

 Ilustración 2. Tipos de radiación [2]

 6

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1.2 SECTOR FOTOVOLTAICO

 En comparación con otras tecnologías, la energía renovable continúa desarrollándose en
 2019, formando la base para la generación de energía. La capacidad instalada de energía
 renovable es de 176 GW, lo que representa el 72% de la capacidad instalada
 recientemente en el mundo.

 Ilustración 3. Capacidad instalada energías renovables [3]

 La fotovoltaica fue la tecnología renovable más instalada en 2019. Supuso el 40% de la
 nueva capacidad mundial en 2019. La capacidad incremento en 115GW, un 12%
 superior al incremento que tuvo en 2018, superando los 100GW por tercer año
 consecutivo.

 En España, se instalaron 4.201MW de plantas en suelo y 459MW dedicados al
 autoconsumo. Consecuentemente, España fue el mercado líder a nivel europeo y el sexto
 a nivel mundial. Esta aceleración en el sector fotovoltaico consigue un gran acercamiento
 a los objetivos del Plan Nacional Integrado de Energía y Clima (PNIEC) para 2030.

 En cuanto al total de energías renovables de España, la generación eléctrica en 2019
 mantuvo el mismo comportamiento que la serie histórica (38%). Aunque la generación
 de energía hidroeléctrica fue menor que en 2018, fue parcialmente compensada por el
 crecimiento de la generación de energía eólica y fotovoltaica. De hecho, la energía
 fotovoltaica siguió siendo la tercera fuente más ponderada en la cartera de energías
 7

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renovables en 2019, representando el 9,4% de la generación total de energía renovable,
y ha mantenido una proporción considerable en la cartera de energías renovables desde
2012. Esta estabilidad está en marcado contraste con la alta variabilidad de la energía
eólica e hidroeléctrica, que requiere la disponibilidad de viento y agua para mantener
una producción estable en la mezcla. [4]

 Ilustración 4. Distribución instalación energías renovable en España[3]

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Capítulo 2. OBJETIVOS DESARROLLO SOSTENIBLE
En el 2013 la comisión europea aprobó la Hoja de Ruta en la cual establece el propósito
de establecer una economía baja en carbono para el año 2050. Esta medida tiene carácter
a largo plazo, en la que se toma como objetivo la reducción de emisiones de carbono,
para poder lograr no superar el incremento de 2ºC de temperatura en comparación con
la temperatura anterior a la era industrial.

Para llegar a este hito, se proponen dos objetivos intermedios. El primero es reducir un
40% las emisiones de carbono en 2030 con respecto a las emisiones del año 1990. El
siguiente objetivo consiste en la misma reducción para el año 2040 pero llegando hasta
el 60%. Por último, el objetivo final se pretende seguir bajando las emisiones hasta un
80% en el 2050.[5]

En paralelo, este objetivo está recogido en el plan mundial de neutralidad climática para
2050. La también llamada neutralidad de carbono es alcanzada cuando los niveles de
CO2 emitidos a la atmosfera, son iguales a los que se retiran por diversas vías, siendo el
valor neto igual a 0.[6]

Para ilustrar este ejemplo, se puede comparar con la apertura del Bosque Defensa
Iberdrola. Donde en el Campo de Maniobras y de Tiro militar Rendo-Cabezón, en la
provincia de Valladolid, se han plantado 40.000 arboles. Equivaliendo a una absorción
de hasta 1.900 toneladas de CO2. Así acercándose al objetivo de que todas las emisiones
de CO2 son consumidas.[7]

Una de las claves más importantes para llevar a cabo este objetivo, es la actuación
política en la economía. De acuerdo con la Convención Marco de Naciones Unidas sobre
Cambio Climático (CMNUCC), el financiamiento climático es aquel financiamiento
local, nacional o transnacional, proveniente de fuentes públicas, privadas y alternativas,
que busca apoyar acciones de mitigación y adaptación al cambio climático.

Las diversas fuentes de financiación se pueden resumir en:

Bonos verdes – siendo este una forma alternativa de financiación la cual se compromete
a que el crédito será destinado a un fin medioambiental.

Canjes de deuda – se da cuando la venta de deuda a un inversor extranjero se puede
canjear en proyectos para enfrentar el cambio climático.

Como estos métodos de financiación, se pueden dar muchos más: los prestamos
concesionales, subvenciones, donaciones y demás. Siendo todos ellos una forma de
financiación similar con distintos requisitos.[8]

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La agenda planteó 17 metas, de las cuales 169 son integrales e indivisibles, abarcando
los campos económico, social y ambiental. Al adoptarlo, los países se comprometen a
movilizar los medios necesarios para implementarlo a través de alianzas que presten
especial atención a las necesidades de los grupos más pobres y vulnerables.[9]

En concreto el siguiente proyecto cumple con cuatro de las 17 metas establecidas por la
agenda 2030. Siendo estas:

 - Objetivo 7: Energía asequible y no contaminante

 - Objetivo 9: Industria, innovación e infraestructura

 - Objetivo 11: Ciudades y comunidades sostenibles

 - Objetivo 13: Acción por el clima

 Ilustración 5. Los 17 objetivos agenda 2030.

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 Capítulo 3. ANALISIS DE ALTERNATIVAS
En este apartado se seleccionará el emplazamiento de la planta fotovoltaica. El primer
acercamiento se llevó acabo escogiendo entre las zonas de alta radiación solar, aportadas
por la siguiente Ilustración 6. Mapa radiación en la península Ibérica[10].

 Ilustración 6. Mapa radiación en la península Ibérica[10]

Como se puede observar, las zonas más atractivas se sitúan en el sur de España. Por eso
impondremos ese primer requisito para la elección de la ubicación.

A continuación, se buscará una subestación de conexión de Red Eléctrica Española que
cumpla con las especificaciones del proyecto. Al ser una planta de aproximadamente
50MWp REE (Red Eléctrica Española) no permitiría la conexión a la red por ser una
planta inferior a sus requisitos. Por lo que este proyecto se ejecutará en conjunto con otra
planta de generación eléctrica para que la conexión entre ambos supere la potencia

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necesaria y se puedan conectar a una subestación de 220kV. A pesar de ello el cálculo
de nuestra planta se hará como si nos estuviésemos conectando a 132kV ya que los
transformadores de conexión a la subestación no son parte de este proyecto.

Con esta premisa, se impondrá que la elección del emplazamiento cumpla que este a un
radio de máximo 20km, para ahorrar en pérdidas de conexión a la subestación. Para ello
se ha utilizado el siguiente mapa, del ANEXO.

Posteriormente, con la ayuda de Google Earth, se comprobó: que los planos escogidos
no superasen el 5% de inclinación.

La instalación rondará los 50MW por lo que con una estimación de 2hectares/MW, se
optará por una parcela de unas 100 hectáreas, preferiblemente que esta sea una única
parcela, por el contrario, se deberían de alquilar tantas parcelas como se necesitasen. No
sería un inconveniente mayor.

En relación con el anterior requisito, se debe tener en cuenta que el terreno no sea un
terreno natural protegido, que no sea de regadío y que la orografía permita la cimentación
del lugar para posteriormente construir la instalación. Se evitarán plantaciones, zonas de
cultivo y forestales. Para poder contemplar todos estos requisitos se ha utilizado lavase
de datos de la ortografía española. Esta base de datos está accesible en la siguiente página
web.[11]

Tras la ardua búsqueda se han obtenido las siguientes tres posibles ubicaciones:
Calatrava (Ciudad Real), Carmona (Sevilla) y Puerto de Santa María (Cádiz).

Por ello ahora se dispondrá a comparar cual es la mejor alternativa. Para este análisis se
estudiarán tres características de cada uno de los emplazamientos: irradiación global
sobre le plano horizontal (GHI), irradiación difusa sobre le plano horizontal (DHI),
temperatura.

Los datos de radiación se han obtenido de las bases de datos del programa Meteonorm,
de la página web de la NASA y de la plataforma solar europea PVGIS. Las bases de
datos disponen de valores medios de cada mes desde el año 1990 hasta el 2007. Cada
programa tiene una base de datos muy parecida pero no igual, por lo que para una la
utilización de unos valores más acertados se utilizarán los valores medios de todas las
bases de datos.

A continuación, se expondrán los datos de cada uno de los emplazamientos elegidos.

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3.1 CALATRAVA

 La subestación de Calatrava, Ciudad Real, propiedad de REE tiene un voltaje de 220kV.
 El emplazamiento elegido para la localización de la planta solar fotovoltaica se encuentra
 a una distancia de 9 km de la subestación de Calatrava 220 kV. Los siguientes datos son
 la media de las bases de datos ya mencionadas para intentar eliminar el error de
 dispersión de las muestras.

 GHI ( / ) DHI ( / ) Ta (ºC) Viento (m/s)

 Enero 70,00 26,87 6,33 2,48

 Febrero 89,57 34,00 8,00 2,42

 Marzo 141,13 51,97 10,73 2,78

 Abril 163,50 60,33 12,60 3,12

 Mayo 198,83 75,13 18,13 2,39

 Junio 228,63 65,37 23,27 2,44

 Julio 245,33 55,87 26,60 2,39

 Agosto 212,80 55,07 26,57 2,39

 Septiembre 153,80 49,70 21,43 2,07

 Octubre 110,13 41,47 15,67 2,58

 Noviembre 71,83 30,23 10,17 2,53

 Diciembre 65,77 21,97 6,63 2,32

 Año 1751,30 567,93 15,50 2,49

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 Tabla 3. Datos Calatrava

3.2 CARMONA

 La subestación de Carmona, Sevilla, dispone de una subestación de REE de 220kV. El
 emplazamiento de la planta solar se encuentra a 3km de dicha subestación. Los siguientes
 datos son la media de las bases de datos ya mencionadas para intentar eliminar el error
 de dispersión de las muestras.

 GHI ( / ) DHI ( / ) Ta (ºC) Viento (m/s)

 Enero 80,37 29,00 9,87 2,81

 Febrero 98,93 33,13 11,10 2,84

 Marzo 145,27 49,70 14,00 2,92

 Abril 171,23 57,03 16,83 3,07

 Mayo 202,33 72,57 19,77 2,95

 Junio 231,03 64,00 24,70 2,87

 Julio 252,13 50,57 27,97 2,81

 Agosto 223,80 49,00 27,57 2,56

 Septiembre 164,73 49,23 24,17 2,63

 Octubre 122,33 40,27 19,03 2,74

 Noviembre 81,97 28,53 14,13 2,57

 Diciembre 73,67 24,00 10,93 2,84

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 Año 1847,80 547,00 18,37 2,80

 Tabla 2. Datos Carmona

3.3 PUERTO DE SANTA MARÍA

 La subestación del Puerto de Santa María, Cádiz, se trata de una conexión a REE de
 220kV. El emplazamiento de la planta solar fotovoltaica se encuentra a 2km de distancia.
 Los siguientes datos son la media de las bases de datos ya mencionadas para intentar
 eliminar el error de dispersión de las muestras.

 GHI ( / ) DHI ( / ) Ta (ºC) Viento (m/s)

 Enero 88,03 25,87 11,53 3,15

 Febrero 105,27 32,63 12,83 4,83

 Marzo 147,40 47,80 14,40 4,81

 Abril 196,43 54,03 15,83 4,20

 Mayo 221,97 67,40 18,70 4,05

 Junio 243,13 58,20 22,60 3,80

 Julio 250,10 55,53 24,80 3,63

 Agosto 222,70 53,53 25,23 3,33

 Septiembre 171,30 44,53 22,77 3,47

 Octubre 131,67 39,13 19,70 3,68

 Noviembre 87,17 29,77 15,03 3,72

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 Diciembre 72,67 26,93 13,03 4,69

 Año 1937,83 535,30 18,03 3,95

 Tabla 3. Datos Puerto Santa María

Una vez expuestas todas las características se dispondrá a elegir cual es la subestación
más optima para la construcción de la planta fotovoltaica. El criterio que más
importancia se le ha dado es la irradiación global horizontal (GHI) para que se genere la
mayor de energía capaz. La siguiente Tabla 4 muestra las características a tener en cuenta
en la elección del emplazamiento.

 GHI ( / ) Ta (ºC) Distancia (km)

 Puerto de Santa María 1937,83 18,03 3,00

 Sevilla 1847,80 18,37 4,00

 Ciudad Real 1751,30 15,50 9,00

 Tabla 4. Comparación emplazamientos

A pesar de que la mayor radiación solar sea el factor más determinante para la elección
del emplazamiento, también se deberá tener en cuanta la temperatura y la distancia
debido a las pérdidas.

Tras estudiar todos los factores el emplazamiento elegido será el emplazamiento del
Puerto de Santa María (Cádiz). Esta ubicación tiene la mayor irradiación global
horizontal (GHI). Es cierto que no tiene la menor temperatura, pero si que es la más
cercana a la subestación. Por ello es el emplazamiento más optimo de los tres
seleccionados. Igualmente, el emplazamiento no tiene ningún problema ambiental al
estar fuera de la red de espacios naturales protegidos (en la misma situación estaban los
otros dos emplazamientos descartados en la selección).

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 Capítulo 4. EMPLAZAMIENTO
El emplazamiento en el que se realizará el proyecto se encuentra localizado en el
municipio de el Puerto de Santa María (Cádiz), en concreto en el punto de coordenadas
geográficas (Latitud 36,6899º N y Longitud -6,2875º W). Consiste en un terreno de 95,43
hectáreas, tiene una altitud de 30 metros sobre el mar y está a 3km de distancia de la
subestación eléctrica. En la siguiente Ilustración 7 se puede observar en el mapa.

 Ilustración 7 Emplazamiento

En el anterior apartado se ha expuesto los datos más relevantes para la elección del
emplazamiento, siento estos la GHI, DHI, Ta y viento. A pesar de que sean

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 características del emplazamiento necesarias para la elección, no son suficientes para el
 estudio completo de la conveniencia del emplazamiento. Es por ello por lo que se
 dispondrá a estudiar otras características del mismo, obtenidas del programa informático
 Meteonorm.

4.1 GRÁFICA DE LA PREVISIÓN DE RADIACIÓN GLOBAL Y DIFUSA

 En esta Ilustración 8 se observa como la radiación solar a lo largo del año difiere. Siendo
 considerablemente mayor los meses de verano que en invierno. A pesar de ello las
 pérdidas por temperatura en estos meses también influyen considerablemente la por lo
 que la generación a lo largo del año no es tan dispar como la diferencia de radiación,

 Ilustración 8. Previsión radiación global y difusa

4.2 GRÁFICA DE LA PREVISIÓN DE DURACIÓN DE LA RADIACIÓN
SOLAR

 Otro factor a tener en cuenta es la duración de la incidencia solar en la planta, ya que
 cunado la planta no recibe radiación pasa a consumir energía. Por ello la siguiente
 Ilustración 9 muestra como la planta recibirá 12 horas de sol diarias, siendo capaces de
 tener estas en cuenta para minimizar las pérdidas.

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 Ilustración 9. Previsión duración radiación

4.3 DIAGRAMA DE CAJAS DE LA PREVISIÓN DE TEMPERATURAS

 Como se ha comentado en el apartado de incidencia de radiación solar, la temperatura
 sigue una distribución a lo largo del año muy parecida a la de la radiación como se puede
 observar en la posterior Ilustración 10.

 Ilustración 10. Previsión temperaturas

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4.4 GRÁFICA DE LA PREVISIÓN Y DÍAS CON PRECIPITACIÓN EN
CADA MES

 La siguiente Ilustración 11 refleja la cantidad acumulada de precipitaciones que va a
 sufrir el emplazamiento. Se puede observar que el emplazamiento no se caracteriza por
 ser una zona lluviosa. Por tanto, las pérdidas por suciedad serán menores a las que
 podrían darse en una zona con mayor precipitación.

 Ilustración 11. Previsión precipitaciones

4.5 GRÁFICA DE LA PREVISIÓN DE RADIACIÓN GLOBAL DIARIA

 La siguiente Ilustración 12 refleja la previsión diaria de radiación global a la que será la
 planta sometida.

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 Ilustración 12. Previsión radiación global diaria

4.6 GRÁFICA DE LA PREVISIÓN DE TEMPERATURAS MÁXIMAS Y
MÍNIMAS DIARIAS

 Por último, se mostrará en la siguiente Ilustración 13 la previsión de temperaturas
 máximas y mínimas diarias

 Ilustración 13. Previsión temperaturas máximas y mínimas

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