Ítem
Acceso Abierto

Análisis del rendimiento de una planta fotovoltaica real en Colombia mediante la recopilación de datos in situ y el empleo de software de simulación

Mostrar el registro sencillo de la publicación
dc.contributor.advisorGonzález Llorente, Jesús David
dc.contributor.advisorVega Uribe, Jesús Antonio
dc.creatorRamírez Vidal, John Camilo
dc.creatorLosada Zambrano, Gustavo Adolfo
dc.creator.degreeMagíster en Energías Renovables
dc.date.accessioned2025-02-20T18:18:06Z
dc.date.available2025-02-20T18:18:06Z
dc.date.created2025-02-13
dc.descriptionEn la última década, Colombia ha aprobado más de 9 GW en 198 proyectos de generación solar fotovoltaica con viabilidad técnica, según la UPME. Estos proyectos son esenciales para garantizar la confiabilidad del sistema eléctrico nacional. La evaluación temprana de la eficiencia y el desempeño de las plantas, desde la etapa de diseño hasta su operación, es crucial para enfrentar los desafíos relacionados con el aprovechamiento óptimo de la capacidad instalada del sistema. El Performance Ratio (PR) refleja la capacidad de una planta fotovoltaica para convertir la radiación solar incidente en energía utilizable. Un PR óptimo indica que la planta opera con alta eficiencia, maximizando la conversión de energía solar disponible. En la etapa de diseño, la medición del PR se realiza generalmente utilizando datos provenientes de bases de datos satelitales o cálculos estimados. Sin embargo, para evaluar el desempeño real, es necesario recurrir a datos in situ, los cuales consideran condiciones operativas reales, tales como temperatura, sombras, pérdidas en el sistema fotovoltaico y otras variables que afectan la producción de energía. Si bien estos factores influyen tanto en el desempeño proyectado como en el desempeño real durante la operación, este estudio tiene como objetivo identificar qué bases de datos ofrecen los resultados más cercanos a los obtenidos en condiciones operativas reales. El análisis del PR no solo es crucial para la optimización del rendimiento de la planta, sino también para comprender su capacidad de adaptarse a diversas condiciones ambientales y operativas, contribuyendo así a la toma de decisiones en pro de aprovechar al máximo el rendimiento fotovoltaico de la planta. Por tal razón, se tuvo como objetivo fundamental evaluar y analizar el rendimiento de una planta fotovoltaica en Colombia, al emplear datos in situ y software de simulación, buscando mejorar la precisión en la evaluación del desempeño. Por lo cual este enfoque pretende proporcionar una comprensión más profunda del cálculo de coeficiente de rendimiento de la planta fotovoltaica en el contexto colombiano, contribuyendo así al desarrollo de estrategias efectivas en el ámbito de las energías renovables. Los resultados de PR in situ y simulados presentados son medidos a través del modelo matemático de cálculo de PR de la normativa IEC 61724 y se utilizan los datos de irradiancia horizontal de los piranómetros instalados en la planta. El modelo con mayor rendimiento es el PR obtenido por la base de datos de la nasa con un valor de 82.6%, seguido de PVGIS con un valor de 81.2%, meteonorm con un valor 80.9% y finalmente el modelo de menor rendimiento es el obtenido in situ con un valor de 80%.
dc.description.abstractIn the last decade, Colombia has approved over 9 GW across 198 photovoltaic solar generation projects with technical feasibility, according to UPME. These projects are essential for ensuring the reliability of the national electricity system. Early evaluation of plant efficiency and performance, from the design phase to operation, is crucial for addressing challenges related to the optimal utilization of the system's installed capacity. The Performance Ratio (PR) reflects a photovoltaic plant's ability to convert incident solar radiation into usable energy. An optimal PR indicates that the plant is operating efficiently, maximizing the conversion of available solar energy. During the design phase, PR is typically measured using data from satellite databases or estimated calculations. However, to assess real performance, in situ data is necessary, as it takes into account actual operating conditions, such as temperature, shading, losses in the photovoltaic system, and other variables that impact energy production. While these factors influence both projected and real performance during operation, this study aims to identify which databases provide results closest to those obtained under real operational conditions. The analysis of PR is not only crucial for optimizing plant performance but also for understanding its ability to adapt to various environmental and operational conditions, thus contributing to decision-making aimed at maximizing the plant’s photovoltaic performance. Therefore, the main objective of this study was to evaluate and analyze the performance of a photovoltaic plant in Colombia by using in situ data and simulation software, seeking to improve the accuracy of performance evaluation. This approach aims to provide a deeper understanding of the photovoltaic plant's performance coefficient calculation within the Colombian context, thus contributing to the development of effective strategies in the field of renewable energy. The in situ and simulated PR results presented are measured using the mathematical model defined by the IEC 61724 standard, employing horizontal irradiance data from the pyranometers installed at the plant. The model with the highest performance is the PR obtained from the NASA database, with a value of 82.6%, followed by PVGIS with 81.2%, Meteonorm with 80.9%, and the lowest performing model is the in situ data with a value of 80%.
dc.format.mimetypeapplication/pdf
dc.identifier.doihttps://doi.org/10.48713/10336_45003
dc.identifier.urihttps://repository.urosario.edu.co/handle/10336/45003
dc.language.isospa
dc.publisherUniversidad del Rosariospa
dc.publisher.departmentEscuela de Ingeniería, Ciencia y Tecnologíaspa
dc.publisher.programMaestría en Energías Renovablesspa
dc.rightsAttribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International*
dc.rights.accesRightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.accesoAbierto (Texto Completo)
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/*
dc.source.bibliographicCitationA. M. Khalid, I. Mitra, W. Warmuth, y V. Schacht, «Performance ratio – Crucial parameter for grid connected PV plants», Renewable And Sustainable Energy Reviews, vol. 65, pp. 1139-1158, nov. 2016, doi: 10.1016/j.rser.2016.07.066.
dc.source.bibliographicCitationM. F. S. Guzmán, D. D. P. Ruiz, J. F. G. Martínez, M. L. R. Sierra, y S. N. C. Torres, «Análisis prospectivo del uso de energía solar: Caso Colombia», Investigación y Ciencia de la Universidad Autónoma de Aguascalientes, n.o 71, pp. 85-93, ago. 2017, doi: 10.33064/iycuaa201771604.
dc.source.bibliographicCitationS. B. J. Manuel, «Análisis de rendimiento y estrategias de mejora para una planta Fotovoltaica de 90 KW», 2024. https://dspace.ups.edu.ec/handle/123456789/27319
dc.source.bibliographicCitationApplication of IEC 61724 Standards to Analyze PV System Performance in Different Climates», IEEE Conference Publication | IEEE Xplore, 1 de junio de 2017. https://ieeexplore.ieee.org/document/8366666
dc.source.bibliographicCitationD. J. V. Kumar et al., «Performance Evaluation of 1.1 MW Grid-Connected Solar Photovoltaic Power Plant in Louisiana», Energies, vol. 15, n.o 9, p. 3420, may 2022, doi: 10.3390/en15093420
dc.source.bibliographicCitationJ. De Oliveira Gonzalez y F. R. Martins, «Performance study of a photovoltaic system operating on the southeastern coast of Brazil», 13 de abril de 2024. https://latamt.ieeer9.org/index.php/transactions/article/view/8256
dc.source.bibliographicCitationN. Maitanova, S. Schlüters, B. Hanke, K. Von Maydell, y C. Agert, «Quantifying power and energy fluctuations of photovoltaic systems», Energy Science & Engineering, vol. 10, n.o 12, pp. 4496-4511, ago. 2022, doi: 10.1002/ese3.1285
dc.source.bibliographicCitationI. Jamil, H. Lucheng, S. Habib, M. Aurangzeb, E. M. Ahmed, y R. Jamil, «Performance evaluation of solar power plants for excess energy based on energy production», Energy Reports, vol. 9, pp. 1501-1534, dic. 2023, doi: 10.1016/j.egyr.2022.12.081
dc.source.bibliographicCitationS. Martín-Martínez, M. Cañas-Carretón, A. Honrubia-Escribano, y E. Gómez-Lázaro, «Performance evaluation of large solar photovoltaic power plants in Spain», Energy Conversion And Management, vol. 183, pp. 515-528, mar. 2019, doi: 10.1016/j.enconman.2018.12.116.
dc.source.bibliographicCitationE. Sayed et al., «Renewable Energy and Energy Storage Systems», Energies, vol. 16, n.o 3, p. 1415, feb. 2023, doi: 10.3390/en16031415.
dc.source.bibliographicCitationC. León-Ospina, H. Arias-Zarate, y C. Hernandez, «Performance Evaluation of Photovoltaic Projects in Latin America», International Journal Of Advanced Computer Science And Applications, vol. 14, n.o 1, ene. 2023, doi: 10.14569/ijacsa.2023.0140123
dc.source.bibliographicCitationC. M. M. Rocha, C. M. Batista, W. F. A. Rodríguez, A. J. F. Ballesteros, y J. R. N. Álvarez, «Challenges and perspectives of the use of photovoltaic solar energy in Colombia», International Journal Of Power Electronics And Drive Systems/International Journal Of Electrical And Computer Engineering, vol. 12, n.o 5, p. 4521, oct. 2022, doi: 10.11591/ijece.v12i5.pp4521-4528
dc.source.bibliographicCitationA. R. López et al., «Solar PV generation in Colombia - A qualitative and quantitative approach to analyze the potential of solar energy market», Renewable Energy, vol. 148, pp. 1266-1279, abr. 2020, doi: 10.1016/j.renene.2019.10.066
dc.source.bibliographicCitationR. Perez, R. Seals, and J. Michalsky, "All-Weather Model for Solar Radiation on Tilted Surfaces," Solar Energy, vol. 28, no. 5, pp. 293-304, 1982.
dc.source.bibliographicCitation«Acuerdo 1226 Por el cual se aprueba el "Protocolo para la verificación de la calidad y la confiabilidad de la medición y el reporte al CND de las variables meteorológicas asociadas a las plantas solares fotovoltaicas conectadas al STN y STR” | Consejo nacional de operación del sector eléctrico CNO». https://www.cno.org.co/content/acuerdo-1226-por-el-cual-se-aprueba-el-protocolo-para-la-verificacion-de-la-calidad-y-la
dc.source.bibliographicCitationM. A. Green, K. Emery, Y. Hishikawa, W. Warta, and E. J. Hoyd, "Solar Cell Efficiency Tables (Version 60)," Progress in Photovoltaics: Research and Applications, vol. 24, no. 7, pp. 905-913, 2016
dc.source.bibliographicCitationThe Role of Photovoltaic Systems in the Reduction of Greenhouse Gas Emissions," Environmental Science & Technology, vol. 45, no. 15, pp. 6200-6206, 2011.
dc.source.bibliographicCitationJ. A. Duffie and W. A. Beckman, Solar Engineering of Thermal Processes, 4th ed. John Wiley & Sons, 2013.
dc.source.bibliographicCitationA. Luque and S. Hegedus, Handbook of Photovoltaic Science and Engineering, 2nd ed. John Wiley & Sons, 2011
dc.source.bibliographicCitationM. Z. Jacobson and M. A. Delucchi, "Providing All Global Energy with Wind, Water, and Solar Power, Part I: Technologies, Energy Resources, Quantities and Areas of Infrastructure, and Materials," Energy Policy, vol. 39, no. 3, pp. 1154-1169, 2011.
dc.source.bibliographicCitationI. Corporativa, «Apostamos por la energía solar fotovoltaica», Iberdrola. https://www.iberdrola.com/conocenos/nuestra-actividad/energia-solar-fotovoltaica#:~:text=Se%20trata%20de%20un%20tipo,hasta%20las%20grandes%20plantas%20fotovoltaicas
dc.source.bibliographicCitationIberdrola, «RADIACIÓN SOLAR», Iberdrola, 22 de abril de 2021. https://www.iberdrola.com/compromiso-social/radiacion-solar
dc.source.bibliographicCitationLlorente Gonzales, J., & Sánchez Sanjuan, S. (2021). Introducción a la energía solar (Primera ed)
dc.source.bibliographicCitationJ. A. Alonso, «Radiación, geometría, recorrido óptico, irradiancia», SunFields Empresa de Placas y Equipos Solares, abr. 2023, [En línea]. Disponible en: https://www.sfe-solar.com/noticias/articulos/energia-fotovoltaica-radiacion-geometria-recorrido-optico-irradiancia-y-hsp/
dc.source.bibliographicCitationO. Planas, «Plantas fotovoltaicas: funcionamiento y afectaciones». https://solar-energia.net/energia-solar-fotovoltaica/planta-fotovoltaica
dc.source.bibliographicCitationL. Peña y L. Peña, «DIFERENCIAS ENTRE RADIACIÓN, IRRADIANCIA e IRRADIACIÓN SOLAR - Ilumin | Cursos de energía solar», ilumin | Cursos de Energía Solar - Cursos Fotovoltaicos Online, 11 de julio de 2022. https://ilumin.online/diferencias-entre-radiacion-irradiancia-e-irradiacion-solar/
dc.source.bibliographicCitationQuevedo Barrera, J. C. (2020). Rendimiento de una instalación fotovoltaica conectada a la red a más de 2500 msnm [Escuela Colombiana de Ingeniería Julio Garavito]
dc.source.bibliographicCitationE. S. S. Seo y E. S. S. Seo, «Performance Ratio Solar | ENERGIA SOLAR SURYA», ENERGIA SOLAR SURYA, 20 de julio de 2020. https://cursovirtual.energiasolarsurya.com/performance-ratio-solar/
dc.source.bibliographicCitation«Performance ratio», SMA. Accedido: 6 de octubre de 2023. [En línea]. Disponible en: https://files.sma.de/downloads/Perfratio-TI-en-11.pdf
dc.source.bibliographicCitationGeonica, «Sistema SEMS-Espectral». https://www.geonica.com/sistema-sems-espectral.php
dc.source.bibliographicCitation«Performance Ratio», Pvsyst. https://www.pvsyst.com/help/performance_ratio.htm (accedido 20 de octubre de 2023).
dc.source.bibliographicCitationSMA. (2021). Coeficiente de rendimiento, factor de calidad de la instalación fotovoltaica
dc.source.bibliographicCitationE. S. S. Seo y E. S. S. Seo, «Performance Ratio Solar | ENERGIA SOLAR SURYA», ENERGIA SOLAR SURYA, 20 de julio de 2020. https://cursovirtual.energiasolarsurya.com/performance-ratio-solar/
dc.source.bibliographicCitationV. Renewables, «Problemas con el cálculo de PR/Performance ratio», Vector Renewables, 1 de agosto de 2023. https://www.vectorenewables.com/es/recursos/blog/problemas-con-el-calculo-de-pr-performance-ratio
dc.source.bibliographicCitationO. L. Liomnis, «Evaluación de diferentes modelos para estimar la temperatura de operación de módulos fotovoltaicos monocristalinos usando datos climatológicos». http://scielo.sld.cu/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1815-59012022000300120
dc.source.bibliographicCitationA. M. Khalid, I. Mitra, W. Warmuth, y V. Schacht, «Performance ratio – Crucial parameter for grid connected PV plants», Renewable And Sustainable Energy Reviews, vol. 65, pp. 1139-1158, nov. 2016, doi: 10.1016/j.rser.2016.07.066.
dc.source.bibliographicCitationN. H. Reich, B. Mueller, A. Armbruster, W. G. J. H. M. Van Sark, K. Kiefer, y C. Reise, «Performance ratio revisited: is PR > 90% realistic?», Progress In Photovoltaics Research And Applications, vol. 20, n.o 6, pp. 717-726, ene. 2012, doi: 10.1002/pip.1219.
dc.source.bibliographicCitationW. Van Sark, N. Holger Reich, B. Müller, y A. A. Armbruster, «REVIEW OF PV PERFORMANCE RATIO DEVELOPMENT», may 2012. Accedido: 11 de agosto de 2024. [En línea]. Disponible en: https://www.researchgate.net/publication/259828112_Review_of_PV_performance_ratio_development
dc.source.bibliographicCitationS. Dubey, J. N. Sarvaiya, y B. Seshadri, «Temperature Dependent Photovoltaic (PV) Efficiency and Its Effect on PV Production in the World – A Review», Energy Procedia, vol. 33, pp. 311-321, ene. 2013, doi: 10.1016/j.egypro.2013.05.072.\
dc.source.bibliographicCitationS. Dubey, J. N. Sarvaiya, y B. Seshadri, «Temperature Dependent Photovoltaic (PV) Efficiency and Its Effect on PV Production in the World – A Review», Energy Procedia, vol. 33, pp. 311-321, ene. 2013, doi: 10.1016/j.egypro.2013.05.072.
dc.source.bibliographicCitationD. Nugent y B. K. Sovacool, «Assessing the lifecycle greenhouse gas emissions from solar PV and wind energy: A critical meta-survey», Energy Policy, vol. 65, pp. 229-244, nov. 2013, doi: 10.1016/j.enpol.2013.10.048.
dc.source.bibliographicCitationC. M. Williams, D. F. Gustavo, D. R. Manuel, y F. U. Rubén, «Análisis ciclo vida y económico aplicado a la reutilización y reciclaje de paneles solares fotovoltaicos», 2019. https://repositorio.uchile.cl/handle/2250/174091
dc.source.bibliographicCitation«Optical Losses | PVEDucation». https://www.pveducation.org/pvcdrom/design-of-silicon-cells/optical-losses#:~:text=Optical%20losses%20chiefly%20effect%20the,absorbed%20in%20the%20solar%20cell.
dc.source.bibliographicCitation«Power BI Report». https://app.powerbi.com/view?r=eyJrIjoiMmMyZmM1MGMtNzExZC00NzJlLTk5ODAtNWUyMzYxMGMwMGYzIiwidCI6IjMzZWYwNmM5LTBiNjMtNDg3MC1hNTY1LWIzYzc5NWIxNmE1MyIsImMiOjR9
dc.source.bibliographicCitation«Project design > Results > Performance Ratio PR». https://www.pvsyst.com/help-pvsyst7/performance_ratio.htm
dc.source.instnameinstname:Universidad del Rosario
dc.source.reponamereponame:Repositorio Institucional EdocUR
dc.subjectCoeficiente de rendimiento
dc.subjectPlanta fotovoltaica
dc.subjectSimulación de plantas fotovoltaicas
dc.subjectDesempeño real de plantas fotovoltaicas
dc.subject.keywordPerformance ratio
dc.subject.keywordPhotovoltaic plant
dc.subject.keywordPhotovoltaic plant simulation
dc.subject.keywordActual performance of photovoltaic plants
dc.titleAnálisis del rendimiento de una planta fotovoltaica real en Colombia mediante la recopilación de datos in situ y el empleo de software de simulación
dc.title.TranslatedTitlePerformance analysis of a real photovoltaic plant in Colombia using on-site data collection and simulation software
dc.typemasterThesis
dc.type.hasVersioninfo:eu-repo/semantics/acceptedVersion
dc.type.spaTrabajo de grado
local.department.reportEscuela de Ciencias e Ingeniería
local.regionesBogotá
Archivos
Bloque original
Mostrando1 - 1 de 1
Miniatura
Nombre:
Rendimiento_de_una_planta_fotovoltaica_Losada_Zambrano_Gustavo_Adolfo.pdf
Tamaño:
4.27 MB
Formato:
Adobe Portable Document Format
Descripción:
Descargar
Colecciones
Maestría en Energías Renovables