Gestión de pérdidas e indicadores en sistemas fotovoltaicos. Desafíos actuales

Resumen: Se prevé que los sistemas solares sean los favoritos entre las nuevas tecnologías de generación de energía. La gestión de las pérdidas de energía parece relevante en este contexto competitivo que se avecina. Por un lado, es necesaria la detección de las pérdidas y su cuantificación, desglosadas por tipo. Por otro lado, también es necesario identificar las causas de las pérdidas (nuevos enfoques de aprendizaje automático y big data). Los KPI contractuales también deben abordarse más a fondo, en la medida en que los indicadores clásicos de disponibilidad contractual, relaciones públicas y otros indicadores clásicos mantengan su papel protagonista. En este sentido, los métodos de cálculo basados en datos agregados y en tiempo real sobre la energía producible (posible) son esenciales para estimar mejor las pérdidas. Si comparamos los contextos de la energía eólica y fotovoltaica, el primero cuenta con una mejor estandarización de los KPI contractuales que el último, cuyas empresas, propietarios, EPC, O&M y gestores de activos parecen proceder con una amplia variedad de KPI contractuales. Además, la caracterización de las pérdidas contractuales no suele ser susceptible de una clasificación automática, lo que crea otra necesidad en términos de cómo digitalizar esta recategorización «manual» y vincularla rápidamente al sistema, a las herramientas de monitoreo y análisis o, por ejemplo, a las órdenes de trabajo.

‍

Introducción

‍

Los estudios realizados en colaboración con la Agencia Internacional de Energía pronosticaron la importancia de la energía solar en los próximos años (SolarPower Europe (2020): Global Market Outlook for Solar Power 2020-2024), que llegará a los teravatios en términos de potencia total instalada, lo que sitúa a la fotovoltaica como una de las tecnologías de generación favoritas y, en general, la energía renovable satisfará el 80% de la demanda de energía de 2030. En aras de la simplicidad, este documento se centrará en los sistemas conectados a la red, sin cargos locales.

‍

‍

Se construyen modelos empíricos sencillos para describir el rendimiento de los sistemas fotovoltaicos en «funcionamiento normal» (S.K. Firth, 2010). Las pérdidas no nos dicen todo acerca de una planta, a pesar de que se obtienen: indicadores adecuados, detección, estimación, incluso procesos de previsión o alerta temprana de fallos, son solo una imagen incompleta de lo que ocurre en una planta fotovoltaica. Hay una gran cantidad de eventos muy diferentes con síntomas similares, debido a que la potencia de salida de los sistemas fotovoltaicos en funcionamiento depende en gran medida de las condiciones climáticas y ambientales y consiste en muchas unidades interconectadas, por lo que es inevitable encontrar demasiadas situaciones de falla (Mellit, 2018). Sin embargo, es esencial en cualquier gestión de activos el uso continuo de indicadores clave adecuados y un sistema de gestión de pérdidas adecuado.

‍

Causas probables de estimación/detección de pérdidas incorrectas

‍

Después de dos años de recopilación de datos/conclusiones en ISOTROL, se elaboró esta lista como causas probables de estimación/detección de pérdidas incorrectas:

-Indicadores: variedad relacionada con las pérdidas fotovoltaicas
-Producibles: cómo estimar la energía que espera
-Categorización: métodos de detección/clasificación
-Tratamiento de datos: almacenamiento, limpieza y validación
-Plataforma centralizada para la adquisición y supervisión de datos
-Sensorización y entradas
-Otros

Las tres primeras fuentes se comentarán brevemente a lo largo del presente estudio y se abordará un caso para ilustrar algunas conclusiones.

Indicadores. Los principales indicadores contractuales imponen eliminar de los cálculos las señales de recursos y los umbrales de cálculo y poder excluir ciertos eventos o períodos. Por lo tanto, gestionaremos los KPI operativos y, por otro lado, los contractuales. La primera se refería principalmente a la supervisión de datos y eventos en tiempo real y la última a la gestión de las responsabilidades contractuales, que podían conllevar penalizaciones por un mal rendimiento o por una mala gestión de las garantías. Por lo tanto, los indicadores clásicos y contractuales son relevantes en términos de beneficios, lo que nos lleva a identificar acciones de mejora y, por lo tanto, a aumentar nuestra rentabilidad.

En términos de disponibilidad basada en el tiempo, que, en general, mide dentro de un intervalo de tiempo la parte disponible del activo DC Power, podemos encontrar en el mercado dos enfoques principales a la hora de excluir los eventos externos: a) sumar el tiempo excluido como tiempo operativo (en numerador) o b) deducir el tiempo excluido del tiempo útil a considerar (denominador).

En términos de disponibilidad basada en la energía, que, en general, mide dentro de un intervalo de tiempo el rendimiento, una práctica común para los KPI contractuales es añadir (en numerador) la pérdida externa como una energía extra producida, de modo que se elimine su efecto externo y se alcance la figura contractual.

Otra forma exhaustiva es extraer tanto del numerador como del denominador (energía producida y producible) todos los intervalos afectados por cualquier evento externo. Si ahora hablamos de otro rey de los indicadores, el PR, su uso ha sido muy difícil, y muchos debates modernos afirman que las relaciones públicas no son lo suficientemente representativas como indicador, y señalan que otros indicadores de rendimiento técnico son más relevantes según el actor del proceso (por ejemplo, el componente difuso, la ganancia, los algoritmos producibles a medida, los subelementos, la disponibilidad de energía y tiempo, etc.).

Las relaciones públicas contractuales solían ser el PR ajustado por la red, es decir, el PR corregido (con temperatura, degradación del módulo y disponibilidad) y limpiado del impacto de cualquier evento externo o, a veces, además (en aras de un rendimiento operativo impecable), incluso limpiado de cualquier intervalo de falta de disponibilidad (deduciendo tanto la irradiación como la energía producida) o cualquier intervalo con valores atípicos.

‍