Geomodelización con sistemas de información geográfica aplicada a la generación distribuida y autoconsumo con energías renovables

Resumen

El objetivo de este trabajo es determinar la capacidad de generación de energía fotovoltaica en un área definida a través de un proceso de modelado utilizando Sistema de Información Geográfica (SIG). El método identifica y calcula el área disponible que recibe irradiación solar, teniendo en cuenta las características geográficas y la distribución espacial de los tejados; la inclinación y la orientación también se consideran para evaluar el sombreado. El modelado identifica los puntos adecuados válidos para la generación de la energía fotovoltaica. La densidad de potencia se calcula a partir de los valores estimados de área y potencia disponibles, y los datos se corrigen para el plano horizontal que representa la referencia para la evaluación de proyectos fotovoltaicos. El método tiene la ventaja de determinar la irradiación solar y el área disponible con una alta precisión. Los resultados de la simulación se han comparado con los requisitos específicos para el área de configuración, estando dentro del rango establecido, lo que demuestra la eficacia del método y verifica la disponibilidad de recursos fotovoltaicos. En este trabajo desarrollamos un nuevo proceso de modelado para optimizar el diseño de la instalación fotovoltaica en los tejados de los edificios industriales; el modelo busca maximizar el número de paneles fotovoltaicos instalados en un área definida, caracterizada por su forma, tamaño, inclinación y orientación. El estudio se centra en áreas de latitud entre trópicos, pero es útil para otras latitudes. El método se aplica a un conglomerado industrial de referencia, formado por 34 edificios industriales, cuyas características geográficas han sido proporcionadas por la técnica SIG. El modelo propuesto reduce el área del punto a un tamaño muy pequeño (5m x 5m), gracias al uso de mapas con tecnología LIDAR, aumentando así la precisión de los resultados y haciendo que la solución sea más confiable. La precisión del método es superior al 98.5%. El modelo tiene en cuenta no solo la forma y el tamaño del panel fotovoltaico, sino también el ángulo de inclinación. El modelo predice el número de paneles en función del ángulo de inclinación del panel y el acimut de la azotea. El proceso de modelado ha permitido obtener el factor de cobertura superficial de la disposición fotovoltaica para paneles orientados al Ecuador en tejados con un acimut específico. Los resultados de la modelización muestran que el factor de cobertura disminuye con el aumento del acimut de la azotea, teniendo un valor mínimo del 75% para un acimut de la azotea de 45° y un máximo del 92% para ángulos de 5° y 85°. Se ha utilizado una metodología para determinar si una instalación fotovoltaica inclinada funciona mejor que una horizontal en la parte superior del techo de un edificio. Se ha considerado el posicionamiento longitudinal y transversal de los paneles fotovoltaicos para la instalación fotovoltaica inclinada. El método se basa en el número máximo de paneles fotovoltaicos que se pueden instalar en la superficie específica de la azotea del edificio y calcula la energía generada por la instalación fotovoltaica, comparando las diferentes configuraciones y teniendo en cuenta los efectos del ángulo de incidencia de la irradiación solar. El método tiene en cuenta no solo la posición geográfica de la ubicación, sino también los efectos de la lluvia en los paneles fotovoltaicos y la atenuación de la irradiación solar a través de la capa de agua depositada en la superficie del panel fotovoltaico. El documento predice que la configuración horizontal de la matriz fotovoltaica funciona mejor para áreas de baja precipitación o áreas no contaminadas. Por el contrario, para zonas muy pluviales o áreas contaminadas como ciudades o conglomerados industriales, la matriz fotovoltaica inclinada genera más energía y funciona de manera más eficiente.