ajmens
Madmaxista
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Buenas, trabajo en el sector renovable y hoy tenía tiempo para compartir algunos datos de las necesidades de materias primas de una planta solar fotovoltaica con datos reales.
Además son datos extrapolables os pondré el ejemplo de una planta de 30 MWp (los datos un pelín alterados muy poco, mas bien redondeados por motivos de que no cante que instalación se trata) pero los valores son escalables por lo que se puede extrapolar a cuantías menores o mayores con un sencilla regla de 3 y se mantendrían los valores dentro de unos márgenes muy realistas.
Vayamos al lio,
Lo primero es definir que componentes cuenta una instalación fotovoltaica, en resumidas cuentas se trata de lo siguiente (al final el esquema se asemeja mucho a un arbol desde las hojas que son los paneles al tronco que es la linea de Alta Tensión, subiendo la tensión conforme te acercas al tronco en escalones), (en negrita marco los puntos fundamentales):
Una vez definidos los aspectos fundamentales vamos a ver los requisitos de las materias primas criticas que hemos definido ( Plata, Cobre y Aluminio como fundamentales) en el caso práctico de una planta de 30 MWp real.
En la siguiente tabla pego un resumen de las características esenciales de la planta:
Vamos a continuación a hacer un calculo de las materias primas esenciales calculando las necesidades de esta planta y sacando un ratio por MWp:
PLATA
COBRE
ALUMINIO
Resumen de Requisitos de Materia Primas de la planta y por MWp
Con estos datos se pueden calcular los requisitos de materias primas para realizar la transición enérgética del mundo y de un país, teniendo en cuenta los MW de potencia solar que se quieren instalar.
(@antorob , @Muttley os cito porque quizá os puedan interesar estos datos para realizar extrapolaciones de demanda de recursos y materias primas con las proyecciones que hay de instalación de energia solar en españa y en el mundo, sentiros libres para usarlos)
Además son datos extrapolables os pondré el ejemplo de una planta de 30 MWp (los datos un pelín alterados muy poco, mas bien redondeados por motivos de que no cante que instalación se trata) pero los valores son escalables por lo que se puede extrapolar a cuantías menores o mayores con un sencilla regla de 3 y se mantendrían los valores dentro de unos márgenes muy realistas.
Vayamos al lio,
Lo primero es definir que componentes cuenta una instalación fotovoltaica, en resumidas cuentas se trata de lo siguiente (al final el esquema se asemeja mucho a un arbol desde las hojas que son los paneles al tronco que es la linea de Alta Tensión, subiendo la tensión conforme te acercas al tronco en escalones), (en negrita marco los puntos fundamentales):
- Paneles fotovoltaicos, no hay mucho que decir aquí, las materias primas principales que demanda este componente son (Vidrio, Silicio, Plata, Aluminio y Plastico), las placas fotovoltaicas promedio llevan 15 gramos de plata por panel. (Su vida util son 25 años)
- Conductores de Cobre de CC de BT, entre los paneles y los inversores o los Stringbox (dependiendo de si se ponen inversores centrales o inversores de String, pero a fin de cuentas la cantidad de este cable es practicamente la misma en un caso o en otro), Este conductor por ser de baja tensión menos de 1.500 Voltios y llevar bastante intensidad siempre es necesario instalarlo de cobre, de mínimo de sección de 6 mm2 de Cu, pero de hasta una sección de 16 mm2 dependiendo de la distancia. (Se tienen que cumplir que la caída de tensión a de ser máximo del 1,5%)
- Seguidores, prácticamente hoy en un 80% de las instalaciones se proyectan con seguidor a 1 eje, frente a un 20% sin seguidor fijas. Esto se debe a que el aumento de producción por ponerles seguidor es notable 1850 horas equivalentes con seguidor vs 1400 horas equivalentes de producción sin seguidor en España (32% mas, y sobretodo mas repartidas en el tiempo ya que las fijas producen mucho al mediodía y poco en por la mañana y tarde, con seguidor la producción se asemeja mas a una meseta cosa fundamental en los precios de venta). (Las horas equivalentes es la unidad standar para calcular la producción de una planta, ya que para calcular la producción anual es tan simple como multiplicar las horas equivalente x MWp (de la instalación) = Producción Anual (MWh). Los seguidores se fabrican principalmente de acero (unos 100 kg por seguidor) y van hincados al suelo sin cimentaciones, todos llevan un motor pequeño que controla su giro
- Inversores, dependiendo de la instalación como hemos dicho pueden ser inversores centrales (se instalan pocos muy grandes junto al Centro de Transformación o muchos en los seguidores seguidores de String. Este componente demanda principalmente semiconductores y otras piezas electrónicas (Su vida útil son 10 años).
- Cable de Aluminio entre la salida de los inversores y el Centro de transformación (de 240/400 mm2 de sección) se llevan ternas trifásicas de Aluminio a una tensión de unos 800 V de CA, lo que permite descartar el cobre instalando aluminio en su lugar.
- Centros de Transformación, cuentan con los transformadores que elevan la tensión de CA de BT (800 V) a CA de casi siempre 30 kV (en España), el transformador siempre sus devanados están constituidos de cobre o últimamente son más de aluminio.
- Líneas de MT (Media Tensión), siempre son de Aluminio (mas desde que subió el cobre de precio), son ternas trifásicas y enlazan los CTs con las Subestación.
- Subestación, en ella se instalan las aparamentas necesarias (de aluminio) (embarrados de las celdas de cobre) para elevar la tensión gracias a transformadores de Alta Tensión que elevan la tensión a 132/220/400 kV, siendo lo mas normal el caso de 220 kV. Estos transformadores también son necesariamente de cobre.
- Otros materiales, viales, vallados, zanjas, redes de comunicaciones, movimientos de tierras y demás no requieren usos fundamentales de materias primas mas alla de Diesel para realizar esos trabajos o materiales baratos vease vallado o cable de comunicaciones (lleva muy poco cobre al no llevar potencia).
- La red de tierras de la instalación es por normativa siempre de cobre con cable de 35 o 50 mm2, y se instala realizando un mallado enlazando todos los seguidores, los CTs, el vallado perimetral y las zanjas
Una vez definidos los aspectos fundamentales vamos a ver los requisitos de las materias primas criticas que hemos definido ( Plata, Cobre y Aluminio como fundamentales) en el caso práctico de una planta de 30 MWp real.
En la siguiente tabla pego un resumen de las características esenciales de la planta:
RESUMEN PLANTA | |
POTENCIA CA | 30 MVA (100 x 0,3 MVAn) |
POTENCIA CC | 30 MWp |
ESTRUCTURAS | 2000 seguidores a 1 eje |
MODULOS | 50.000 paneles de 600 Wp |
INVERSORES | 100 inversores de String |
CENTROS DE TRANSFORMACIÓN | 5 en total con 1 transformador por Centro de transformación |
SUBESTACIÓN | 1 Transformador de 35 MVA de 220/30 kV |
Vamos a continuación a hacer un calculo de las materias primas esenciales calculando las necesidades de esta planta y sacando un ratio por MWp:
PLATA
- 50.000 paneles x 0,015 (kg/panel) = 750 kg de plata
COBRE
- Cable de 6 mm2 de BT - 100.000 metros de cable (50 kg/km de cobre)- 5.000 kg de Cu
- Cable de 10 mm2 de BT -105.000 metros de cable (80 kg/km de cobre - 8.400 kg de Cu
- Cable de 16 mm2 de BT - 4.000 metros de cable (140 kg/km de cobre) - 560 kg de Cu
- Cable de 50 mm2 de Cu de Red de Tierras - 10.000 metros de cable (440 kg/km) - 4.400 kg de Cu
- 1 Transformador de la Subestación - 10.000 kg de Cobre
ALUMINIO
- 35.000 metros de cable de 400 mm2 de Aluminio (630 kg/km) - 22.050 kg
- 30.000 metros de cable de 240 mm2 de Aluminio (400 kg/km) - 12.000 kg
- 5 Transformadores de los Centros de Transformación - 1.000 kg de Aluminio por trafo - 5.000 kg de Aluminio
Resumen de Requisitos de Materia Primas de la planta y por MWp
MATERIAS PRIMAS | PLANTA 30 MWp ejemplo (kg) | REQUISITOS POR MWp (kg) |
PLATA | 750 | 25,00 |
COBRE | 28.360 | 945,33 |
ALUMINIO | 39.050 | 1.301,67 |
Con estos datos se pueden calcular los requisitos de materias primas para realizar la transición enérgética del mundo y de un país, teniendo en cuenta los MW de potencia solar que se quieren instalar.
(@antorob , @Muttley os cito porque quizá os puedan interesar estos datos para realizar extrapolaciones de demanda de recursos y materias primas con las proyecciones que hay de instalación de energia solar en españa y en el mundo, sentiros libres para usarlos)
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