Menorca cap a la transició energètica. Suport a l'estratègia Menorca 2030

TREBALL FI DE GRAU Grau en Enginyeria de l’Energia MENORCA CAP A LA TRANSICIÓ ENERGÈTICA. SUPORT A L'ESTRATÈGIA MENORCA 2030. Memòria i Annexos Autor: Miquel Oliver Fradera Directora: Bàrbara Sureda Carbonell Convocatòria: Gener 2025 Menorca cap a la transició energètica. Suport a l’Estratègia Menorca 2030 1 Resum El present treball de fi de grau té com a finalitat principal analitzar i estudiar les pautes que ha seguit l’illa de Menorca per dur a terme la transició energètica cap a l’autosuficiència mitjançant fonts d’energia renovables. En primer lloc, es documenten els diversos projectes i entitats que treballen conjuntament per fer de Menorca una illa sostenible i eficient, energèticament parlant, des del seu reconeixement com Reserva de la Biosfera fins l’aprovació de l’Estratègia Menorca 2030. En segon lloc, es dona suport a l’Estratègia Menorca 2030 en el procés de descarbonitzar el sistema energètic de l’illa després de contactar amb el Consell Insular de Menorca. Es realitza el projecte d’una planta solar fotovoltaica ubicada en una parcel·la de sòl rústic del municipi d’Es Castell, caracteritzada per la seva limitació de subministrament a xarxa de 0,5 MW. A partir d’aquest inconvenient, s’ha realitzat el dimensionament d’una instal·lació fotovoltaica que precisa de sistema d’emmagatzematge per poder maximitzar la generació d’energia elèctrica de la parcel·la de “Es Camp Gran”. Memoria 2 Resumen El presente trabajo de fin de grado tiene como finalidad principal analizar y estudiar las pautas que ha seguido la isla de Menorca para llevar a cabo la transición energética hacia la autosuficiencia mediante fuentes de energía renovables. En primer lugar, se documentan los diversos proyectos y entidades que trabajan conjuntamente para hacer de Menorca una isla sostenible y eficiente, energéticamente hablando, desde su reconocimiento como Reserva de la Biosfera hasta la aprobación de la Estrategia Menorca 2030. En segundo lugar, se da apoyo a la Estrategia Menorca 2030 en el proceso de descarbonización del sistema energético de la isla tras contactar con el “Consell Insular de Menorca”. Se lleva a cabo el proyecto de una planta solar fotovoltaica ubicada en una parcela de suelo rústico del municipio de Es Castell, caracterizada por su limitación de suministro a red de 0,5 MW. A partir de este inconveniente, se ha realizado el dimensionamiento de una instalación fotovoltaica que precisa de un sistema de almacenamiento para poder maximizar la generación de energía eléctrica de la parcela de “Es Camp Gran”. Menorca cap a la transició energètica. Suport a l’Estratègia Menorca 2030 3 Abstract The main objective of this bachelor’s thesis is to analyse and study the steps taken by the island of Menorca to achieve energy transition towards self-sufficiency through renewable energy sources. Firstly, the thesis documents the various projects and entities collaborating to transform Menorca into a sustainable and energy-efficient island, starting with its designation as a Biosphere Reserve and culminating in the approval of the Menorca 2030 Strategy. Secondly, the thesis supports the Menorca 2030 Strategy in its efforts to decarbonize the island’s energy system following consultations with the “Consell Insular de Menorca”. A project for a solar photovoltaic plant is developed on a rural land parcel in the municipality of Es Castell, limited by a grid supply restriction of 0.5 MW. To address this limitation, the design includes a photovoltaic installation equipped with an energy storage system to optimize electricity generation on the “Es Camp Gran” terrain. Memoria 4 Menorca cap a la transició energètica. Suport a l’Estratègia Menorca 2030 5 Índex RESUM _____________________________________________________________ 1 RESUMEN __________________________________________________________ 2 ABSTRACT __________________________________________________________ 3 1. INTRODUCCIÓ __________________________________________________ 9 1.1. Objectius del treball ................................................................................................. 9 1.2. Abast del treball ....................................................................................................... 9 2. MARC TEÒRIC __________________________________________________ 10 2.1. Introducció ............................................................................................................. 10 2.2. Conferència de Rio ................................................................................................. 10 2.2.1. Agenda 21 ............................................................................................................. 11 2.3. Carta d’Aalborg ...................................................................................................... 11 2.4. Agenda Local 21 ..................................................................................................... 12 2.4.1. Diagnòstic ............................................................................................................. 13 2.4.2. Pla d’Acció Ambiental ........................................................................................... 13 2.5. Compromisos d’Aalborg ........................................................................................ 14 2.6. Agenda 2030 .......................................................................................................... 15 2.7. Nova Agenda Urbana ............................................................................................. 17 2.8. Clean Energy for EU Islands ................................................................................... 18 3. MENORCA CAP A LA TRANSICIÓ ENERGÈTICA ________________________ 19 3.1. Introducció ............................................................................................................. 19 3.2. Menorca Reserva de la Biosfera ............................................................................ 19 3.2.1. El Pla d’acció de la Reserva de Biosfera ............................................................... 20 3.3. L’OBSAM ................................................................................................................. 21 3.4. L’Agenda Local 21 .................................................................................................. 21 3.5. Les Directrius Estratègiques de Menorca .............................................................. 22 3.6. El Pla Territorial Insular .......................................................................................... 23 3.7. L’Agenda Urbana de Menorca ............................................................................... 24 3.8. Estratègia Menorca 2030 ....................................................................................... 25 3.8.1. Objectius ............................................................................................................... 25 3.8.2. Situació en 2023 ................................................................................................... 26 Memoria 6 4. PLANTA FOTOVOLTAICA “SON TREPUCONET” ________________________ 28 4.1. Idea inicial............................................................................................................... 28 4.2. Ubicació de la instal·lació ....................................................................................... 28 4.3. Consum de l’ETAP .................................................................................................. 33 4.4. Recurs solar disponible .......................................................................................... 36 4.4.1. Obtenció de dades i primera aproximació ........................................................... 36 4.4.2. La irradiància global incident ................................................................................ 39 4.4.3. Càlcul del Temps Solar Aparent ........................................................................... 41 4.4.4. Càlcul de les coordenades solars .......................................................................... 42 4.4.5. Càlcul dels angles d’incidència ............................................................................. 44 4.4.5.1. Angle d’incidència amb inclinació fixa ................................................................. 44 4.4.5.2. Angle d’incidència amb seguiment Nord-Sud (eix Est-Oest) ............................... 45 4.4.5.3. Angle d’incidència amb seguiment Est-Oest (eix Nord-Sud) ............................... 45 4.4.6. Càlcul de la irradiància difusa amb el model de Reindl ....................................... 46 4.4.7. Càlculs finals de la irradiància global .................................................................... 48 4.5. Pèrdues de la Instal·lació ....................................................................................... 50 4.5.1. Pèrdues per IAM ................................................................................................... 50 4.5.2. Pèrdues per brutícia ............................................................................................. 50 4.5.3. Pèrdues per ombra ............................................................................................... 51 4.5.4. Pèrdues per temperatura ..................................................................................... 52 4.5.5. Pèrdues per desajustos ........................................................................................ 53 4.5.6. Pèrdues per LID .................................................................................................... 53 4.5.7. Pèrdues per qualitat del mòdul fotovoltaic ......................................................... 54 4.5.8. Pèrdues elèctriques .............................................................................................. 54 4.5.8.1. Part DC .................................................................................................................. 54 4.5.8.2. Part AC .................................................................................................................. 54 4.5.9. Pèrdues de l’inversor ............................................................................................ 55 4.5.10. Pèrdues del transformador .................................................................................. 55 4.5.11. Pèrdues de les bateries ........................................................................................ 55 4.5.12. Pèrdues totals ....................................................................................................... 55 4.6. Camp de captació ................................................................................................... 56 4.6.1. Panell fotovoltaic .................................................................................................. 56 4.6.2. Seguidor solar ....................................................................................................... 59 4.6.3. Panells en sèrie ..................................................................................................... 61 4.6.4. Strings en paral·lel ................................................................................................ 63 4.7. Emmagatzematge d’energia .................................................................................. 63 4.7.1. Estudi d’energia emmagatzemable ...................................................................... 63 Menorca cap a la transició energètica. Suport a l’Estratègia Menorca 2030 13 2.4.1. Diagnòstic Document que consisteix en l’anàlisi ambiental, social i econòmic del municipi, definint la situació actual, la tendint i la desitjable per tal d’assegurar que la seva evolució respongui a criteris de sostenibilitat i de preservació de recursos naturals [6]. Aquest document inclou un prediagnòstic i un diagnòstic final. 2.4.1.1. Prediagnòstic El prediagnòstic és el document tècnic que recopila la informació existent de caràcter ambiental, demogràfic, social i cultural, jurídic, econòmic i estadístic per permetre l’anàlisi de la situació actual del municipi i la identificació de les causes que han conduït a aquesta situació. Elaborat aquest document, l’Ajuntament pot iniciar un diàleg amb la ciutadania i organitzacions cíviques, empresarials i industrials per celebrar consultes i promoure un consens, fet que constitueix el Fòrum Ciutadà del municipi. 2.4.1.2. Diagnòstic final El diagnòstic final és el document que conté la informació descrita a continuació: - Descripció general del municipi, resum històric, demografia i dades poblacionals. - Aspectes ambientals: consum de recursos, mobilitat, contaminació, residus… - Sectors econòmics presents al municipi i tendències futures. - Ordenació del territori i urbanisme. - Aspectes socioculturals: sanitat, educació, infraestructura cultural, etc. - Organització i actuacions de l’ajuntament per comparar els objectius de sostenibilitat i participació amb les accions reals de l’administració municipal. - Punts forts i febles del municipi contrastats i prioritzats pel Fòrum Ciutadà. 2.4.2. Pla d’Acció Ambiental El Pla d’Acció és el document que, basant-se en el diagnòstic i en la col·laboració del Fòrum Ciutadà, defineix les propostes a fer, incloent-hi l’estructura organitzativa, les responsabilitats, les pràctiques, els procediments, les accions i els recursos per a dur a terme la millora sostenible del municipi [6]. Aquest document ha d’incloure un Pla de Participació, un Pla d’Actuació i un Pla de Seguiment. Memoria 14 2.4.2.1. Pla de Participació El Pla de Participació és el document que regula la participació de l’Administració Municipal i del Fòrum Ciutadà en la forma, definició i priorització de les solucions, l’estructura organitzativa dels participants en l’Agenda Local 21, les responsabilitats, les pràctiques i el procediment per desenvolupar el Pla d’Acció. 2.4.2.2. Pla d’Actuació El Pla d’Actuació és el document que defineix les accions a dur a terme per solucionar els punts febles o potenciar els punts forts detectats en el Diagnòstic. Aquestes accions es defineixen progressivament d’accions generals (objectius i àmbits d’abast general) a accions concretes (objectius precisos i particulars). Aquest document ha de definir les Línies Estratègiques, que se subdivideixen en Programes, i aquests en Accions, on les darreres es componen de Projectes concrets: - Línies Estratègiques: propostes d’actuació d’objectiu i àmbit més general. - Programes: propostes d’actuació d’una mateixa Línia Estratègica i d’objectius particulars. - Accions: propostes en què se subdivideix cada Programa i que responen a cada objectiu de cada Programa. - Projectes: propostes concretes i necessàries per dur a terme les Accions. Ha de constar de nom del projecte, descripció i objectius, entitat responsable del seu desenvolupament, recursos requerits per dur-lo a terme, grau d’execució, pressupost, prioritat d’execució i proposta d’indicadors de seguiment i de resultats. 2.4.2.3. Pla de Seguiment El Pla de Seguiment és el document que defineix un sistema d’avaluació contínua i periòdica del desenvolupament i dels resultats obtinguts per haver implantat el Pla d’Acció. Per definir el sistema d’avaluació, se sol fer ús d’Indicadors, que són elements de quantificació que permeten mesurar l’evolució de cada Pla d’Acció o els seus resultats, i determinar si les actuacions executades en el marc del Pla d’acció estan d’acord amb els objectius de l’Agenda Local 21. 2.5. Compromisos d’Aalborg L’11 de juny de 2004 es va dur a terme a Aalborg la IV Conferència Europea sobre Ciutats i Pobles Sostenibles, Aalborg+10, deu anys després de la posada en marxa de la Carta d’Aalborg. Menorca cap a la transició energètica. Suport a l’Estratègia Menorca 2030 15 En aquesta conferència es presentaren i adoptaren els Compromisos d’Aalborg (explicats a “(‘The Aalborg Commitments’) – inspirant futurs” [7]), creats per impulsar les iniciatives locals relacionades amb la sostenibilitat i per revitalitzar l’Agenda Local 21, amb dos principals objectius: - Impulsar als governs locals d’Europa a actuar de forma conjunta davant els reptes creixents en matèria de sostenibilitat. - Comprometre als governs locals a entrar en un procés d’establiment d’objectius per mitjà del diàleg amb la ciutadania local i a incorporar l’Agenda Local 21. Un municipi, en signar aquest document, estava d’acord a: - Fer una anàlisi de la situació de partida en l’any posterior a la data de signatura. - Entrar en un procés participatiu a escala local per a l’establiment d’objectius. - Prioritzar les seves accions per abordar els 10 Compromisos. - Establir els objectius locals en els dos anys posteriors a la data de signatura. - Fer una anàlisi periòdica de control dels Compromisos d’Aalborg i posar-la a disposició dels ciutadans. - Facilitar informació sobre els seus objectius i el seu progrés per a poder fer avaluacions periòdiques. Els Compromisos d’Aalborg són 10 i es creà un annex per part de “The European Sustainable Cities & Towns campaign” on se suggereixen els objectius de cada un d’aquests [8]. Els compromisos són els següents: 1. Governabilitat. 2. Gestió local cap a la sostenibilitat. 3. Béns naturals comuns. 4. Consum i elecció d’estils de vida responsables. 5. Planificació i disseny. 6. Millor mobilitat, menys trànsit. 7. Acció local per a la salut. 8. Economia local activa i sostenible. 9. Igualtat social i justícia. 10. Del local al global. 2.6. Agenda 2030 L’any 2015, l'Assemblea General de les Nacions Unides va presentar una resolució anomenada Agenda 2030 pel Desenvolupament Sostenible [9], adoptada per tots els Estats Membres de l’organització. Memoria 16 Aquesta agenda s’articula amb 17 Objectius de Desenvolupament Sostenible (ODS), on cada un té un conjunt de metes específiques (169 en total) indicadores del progrés cap a aquests objectius concrets. L’Agenda 2030 representa el relleu dels Objectius de Desenvolupament del Mil·lenni, que tenien fixat el 2015 com a any límit per complir els seus 8 objectius (28 metes en total), focalitzats principalment en l’agenda social i impulsar el desenvolupament dels països més pobres. En comparació amb els objectius fixats l’any 2015 com a data límit el 2030, aquests se centren més en el desenvolupament econòmic, la inclusió social i la protecció del medi ambient, no només dels més pobres, sinó de tot el planeta. El fet que existís un procés de negociació on es van veure involucrats els països membres de l’ONU, la societat civil i altres parts interessades, ha fet que hi hagi una major representació dels interessos i perspectives reals, a diferència dels Objectius del Mil·lenni, redactats a porta tancada. Els 17 Objectius de Desenvolupament Sostenible són els següents (Figura 2.6.1): 1. Fi de la pobresa. 2. Fam zero. 3. Salut i benestar. 4. Educació de qualitat. 5. Igualtat de gènere. 6. Aigua neta i sanejament. 7. Energia assequible i no contaminant. 8. Treball digne i creixement econòmic. 9. Indústria, innovació i infraestructura. 10. Reducció de les desigualtats. 11. Ciutats i comunitats sostenibles. 12. Consum i producció responsables. 13. Acció climàtica. 14. Vida submarina. 15. Vida d’ecosistemes terrestres. 16. Pau, justícia i institucions sòlides. 17. Aliances per assolir els objectius. Menorca cap a la transició energètica. Suport a l’Estratègia Menorca 2030 17 Figura 2.6.1. Objectius de Desenvolupament Sostenible (Font: Wikimedia Commons [10]). 2.7. Nova Agenda Urbana Del 17 al 20 d'octubre de 2016 es va celebrar a Quito la conferència sobre Habitatge i Desenvolupament Urbà Sostenible (Hàbitat III) [11] per adoptar una Nova Agenda Urbana que promogués l’urbanisme sostenible, millorant la qualitat de vida, reduint les desigualtats i protegint el medi ambient mitjançant la inclusió social, la sostenibilitat ambiental i la participació ciutadana. Hàbitat III es va celebrar un any després de l’adopció dels Objectius de Desenvolupament Sostenible, i per això es va estructurar l’agenda per què pogués contribuir a l’assoliment d’aquests objectius. A continuació s’enumeren els ODS que s’afavoreixen de l’aplicació de la Nova Agenda Urbana: - Ciutats i comunitats sostenibles (ODS 11): L’objectiu és que les ciutats siguin inclusives, segures, resilients i sostenibles, sent aquest el motiu de la creació de la Nova Agenda Urbana. - Fi de la pobresa (ODS 1): En promoure l’accés a serveis bàsics i l’habitatge assequible. - Salut i benestar (ODS 3): Proporcionant infraestructures de salut i espais verds a les ciutat. - Aigua neta i sanejament (ODS 6): En gestionar els sistemes de sanejament i els recursos hídrics de les ciutats. - Energia assequible i no contaminant (ODS 7): Promocionant el transport públic i adoptant tecnologies d’energia renovable. - Treball digne i creixement econòmic (ODS 8): Creant oportunitats laborals dignes i sostenibles. - Indústria, innovació i infraestructura (ODS 9). - Consum i producció responsables (ODS 12): Implementació de programes de reciclatge. Memoria 18 2.8. Clean Energy for EU Islands El 2017, després de l’Acord de París on es consideraven les illes molt vulnerables respecte al canvi climàtic i dependents dels combustibles fòssils i de la importació d’energia, la Comissió Europea d’energia, canvi climàtic i medi ambient crea la iniciativa “Clean Energy for EU Islands” amb l’objectiu d’ajudar les illes europees a produir energia neta [12]. És per això, que al 2018 la Comissió crea el secretariat de “Clean Energy for EU Islands” per proporcionar serveis d'assessorament a les illes, fer costat a les illes amb les seves agendes de transició i brindar suport tècnic a 30 illes durant dos anys per poder complir l’objectiu de consumir energia provinent només de fonts d'energia renovables arribat el 2030. Altres metes de la iniciativa són: - Reduir el cost de l’energia a les illes. - Construir instal·lacions d’emmagatzematge d’energia i sistemes de resposta a la demanda. - Augmentar la seguretat energètica de les illes, reduint la importació d’energia. - Millorar la qualitat de l’aire, reduir l’emissió de gasos d’efecte hivernacle i reduir l’impacte en el medi ambient. - Crear llocs de treball i oportunitats de negoci impulsant l’autosuficiència econòmica de les illes. Menorca cap a la transició energètica. Suport a l’Estratègia Menorca 2030 19 3. Menorca cap a la transició energètica 3.1. Introducció L’any 1993, Menorca, en ser reconeguda per part de la UNESCO com a Reserva de la Biosfera, va veure reconeguda la seva riquesa natural i cultural, així com la seva capacitat per poder dur a terme un desenvolupament sostenible que tingués sempre present protegir el medi ambient. És per això que l’illa posa en marxa diversos projectes i entitats que treballen conjuntament per fer de Menorca una illa sostenible i eficient energèticament: - L’OBSAM actua des del 1997 com a eina de monitoratge i anàlisi de l’estat ambiental i social de l’illa. - Les Agendes Locals 21 es posen en marxa el 2001 per promoure accions locals que assoleixin els objectius presentats a l’Agenda 21, integrant la participació ciutadana. - El Pla Territorial Insular és el document, aprovat el 2003, que regula l’ús del sòl a Menorca, promovent el desenvolupament urbà i assegurant que el sòl rural es tracti de manera ordenada i respectuosa amb el medi ambient. - El Pla d’Acció de la Reserva de Biosfera de Menorca detalla els objectius i accions a dur a terme entre el 2015 i el 2025 per conservar i gestionar els recursos naturals de l’illa. - Les Directrius Estratègiques de Menorca, el 2016, estableixen els principis i objectius per a un desenvolupament sostenible a llarg termini, protegint el patrimoni natural i cultural de l’illa. - L’Agenda Urbana de Menorca s’alinea amb els objectius de l’Agenda 2030 i de l’Agenda Urbana Espanyola, aprovada el 2022. - L’Estratègia Menorca 2030 marca el full de ruta cap a la descarbonització de l’illa, iniciada el 2020. 3.2. Menorca Reserva de la Biosfera Segons el lloc web de “Menorca, Reserva de Biosfera” [13], el 7 d’octubre de 1993 Menorca va ser declarada per la UNESCO com a reserva de la biosfera en considerar l’alt grau de compatibilitat aconseguit entre el desenvolupament d’activitats econòmiques, el consum de recursos i la conservació d’un patrimoni i d’uns paisatges que encara són d’una qualitat excepcional. Respecte als paisatges, Menorca consta d’una àmplia varietat d’hàbitats (boscos, zones humides, dunes costaneres, prats marins, etc.), on alberga un gran nombre d’espècies vegetals i animals, incloent-hi espècies endèmiques de l’illa o en perill d’extinció. Memoria 20 Respecte al patrimoni, Menorca destaca per jaciments arqueològics prehistòrics, fortificacions medievals, esglésies i pobles pintorescos. En reconèixer a Menorca com a reserva de la biosfera, l’illa es comprometia a assolir els següents reptes: - Conservació de la biodiversitat: Afavorir les activitats que mantenen el paisatge tradicional i evitar les que el puguin degradar (Pla Territorial Insular), i reforçar la conservació dels ecosistemes naturals i de la flora i fauna autòctones (projectes de restauració ambiental, campanyes d’erradicació de flora invasora i de protecció d’espècies amenaçades i d’hàbitats singulars). - Desenvolupament sostenible: Definir estratègies de sostenibilitat a escala local (Agenda Local 21). - Investigació i educació: Investigar sobre el patrimoni arqueològic i natural i arribar a ser un laboratori de sostenibilitat a l’aire lliure (OBSAM). 3.2.1. El Pla d’acció de la Reserva de Biosfera L’estratègia del Programa sobre l’Home i la Biosfera de la UNESCO planteja la necessitat de disposar d’un pla d’acció per a cada Reserva de la Biosfera, per al període entre 2015 i 2025, posant com a estàndard mundial el Pla d’Acció de Lima i com a exemple espanyol el Pla d’Acció d’Ordesa-Viñamala, fet que impulsà a l’Agència Menorca Reserva de Biosfera a aprovar definitivament el 18 de febrer de 2019 el Pla d’Acció de Reserva de Biosfera de Menorca [14]. El Pla d’acció es va estructurar en 5 objectius principals, desglossats en objectius operatius, on aquests estan formats per metes a assolir, segons l’evolució d’uns indicadors. Cal remarcar que s’utilitzen els Objectius de Desenvolupament Sostenible com a marc conceptual, pel que els ODS es veuen reflectits en els objectius principals del pla d’acció. Per acomplir els objectius definits al pla, les accions a dur a terme es classifiquen segons l’eix d’acció que representen. Els 4 eixos d’acció definits són els següents: - Conservació del patrimoni natural, la biodiversitat i el paisatge. - Gestió de recursos més eficients. - Educació ambiental per la sostenibilitat. - Seguiment dels impactes i del límit acceptable de canvi. Menorca cap a la transició energètica. Suport a l’Estratègia Menorca 2030 21 3.3. L’OBSAM L’Observatori Socioambiental de Menorca (OBSAM) és un projecte posat en marxa el 1997 per part de l’Institut Menorquí d’Estudis (IME) i finançat pel Consell Insular de Menorca per dur a terme la recollida, tractament i difusió de dades sobre la realitat de Menorca [15] [16], contribuint al seguiment i monitoratge de Menorca com a Reserva de Biosfera. Sabent això, els tres objectius principals de l’OBSAM són els següents: - El seguiment permanent de la sostenibilitat a Menorca en tots els seus vessants, basat en uns sistemes d’indicadors. - L’assistència científica a les institucions públiques involucrades en la gestió de Menorca Reserva de Biosfera. - La comunicació pública dels resultats i la divulgació dels valors i reptes de Reserva de Biosfera de Menorca. I les dades es recullen a partir de dues vies: - Una xarxa d’entitats i particulars que periòdicament faciliten dades de forma altruista: - Administracions públiques. - Investigacions públiques puntuals. - Naturalistes i aficionats. - Empreses privades. - ONG naturalistes, ecologistes i humanitàries. - Personal de l’OBSAM destinat a recollir informació de casos interessants amb manca de dades. 3.4. L’Agenda Local 21 Menorca, havent sigut declarada com a reserva de la biosfera i comprometent-se a assolir uns reptes en els quals s’inclou definir estratègies de sostenibilitat a escala local, veu com, el 2001, els 8 municipis de Menorca, amb el suport del Consell Insular de Menorca, s’adscriuen a la Carta d’Aalborg comprometent-se a implementar les Agendes Locals 21. Segons la pàgina web del CIMe destinada a l’Agenda Local 21 [17], el 2002 s'inicien els processos d’Agenda Local 21, realitzant auditories ambientals mitjançant empreses consultores, a partir de les quals es poden redactar els Diagnòstics Ambientals dels municipis, i el 2004 s’acaben de dissenyar els Plans d’Acció Ambiental, establint un procés participatiu amb l’ajuda dels Tallers d’Agenda Local 21, i s’inicia l’execució d’aquests plans. Durant els següents anys es realitzen revisions del Pla d’Acció Ambiental per revisar el compliment del Pla d’Acció Ambiental i actualitzar els objectius d’aquest. Memoria 22 3.5. Les Directrius Estratègiques de Menorca Les Directrius Estratègiques de Menorca (DEM) són unes iniciatives impulsades per l’IME l’any 2016 per promoure la cultura necessària per a la transició de Menorca cap a un model sostenible [18], desenvolupant-se en tres eixos principals: - Reunir i transferir el coneixement necessari per consolidar una base ben informada. - Desplegar processos de comunicació, debat i participació per impulsar el consens i el compromís social. - Definir les línies estratègiques que s’han de seguir en tots els àmbits de l’activitat cultural, social i econòmica. I operant dins quatre àmbits temàtics: energia i recursos, territori, societat i economia i cultura. En aquest cas, s’ha de remarcar la DEM Energia [19], que tenia 3 objectius marcats: - Informar sobre els aspectes fonamentals de l’energia a la societat menorquina. - Caracteritzar i diagnosticar el sistema energètic de Menorca determinant les seves implicacions ecològiques, socials i econòmiques. - Caracteritzar el sistema energètic que millor s'adequa a les exigències de conservació i millora dels ecosistemes proposades per ser reserva de biosfera, juntament amb les seves etapes i escenaris de transició, determinant les seves implicacions ecològiques, socials i econòmiques. La DEM Energia, el 2016, va posar en marxa 5 accions per poder assolir els objectius descrits anteriorment: - Elaboració d’un document de diagnòstic de quin era l’actual sistema energètic de Menorca, finalitzat el 2018. - Elaboració d’un document de futur sobre els escenaris del sistema energètic de Menorca (Estratègia Menorca 2030). - Creació d’una mesa d’assessorament per a la definició, seguiment i validació de les dues primeres accions. - Constitució de sessions de treball dels Consells Científic i Social de l’Agència Reserva de Biosfera per compartir i validar les dues primeres accions. - Difusió dels resultats de les diferents accions. Menorca cap a la transició energètica. Suport a l’Estratègia Menorca 2030 29 Figura 4.2.1. Ubicació d’Es Camp Gran (Font: Google Earth). Aquesta parcel·la és adjacent a la planta d’emmagatzematge i tractament d’aigua de Trepuconet i consta de 20.042 m2 de superfície, de la que es té previst ocupar quatre cinquenes parts amb la planta fotovoltaica. Figura 4.2.2. Ubicació d’es Camp Gran (Font: Google Earth). Si s’estudia el tipus de sòl al qual pertany la parcel·la “Es Camp Gran” segons la darrera Revisió del Pla Territorial Insular de Menorca aprovada definitivament pel Ple el 23 de maig de 2023, el terreny es troba en Sòl Rústic Comú, exactament Àrea d’Interès Agrari (Figura 4.2.3), amb la franja de 18 m adjacent al camí de Trepuconet inclosa en Àrea de Protecció Territorial (Figura 4.2.3), i observant el mapa d’ordenació d’infraestructures energètiques fotovoltaiques (Figura 4.2.4), el terreny és considerat zona de desenvolupament prioritari d’energia solar, exactament zona d’aptitud mitjana (adjacent a zones d’aptitud alta). Memoria 30 Figura 4.2.3. Mapa de sòl rústic (Font: Revisió del Pla Territorial Insular de Menorca 2023 [37]). Figura 4.2.4. Mapa d’infraestructures energètiques fotovoltaiques (Font: Revisió del Pla Territorial Insular de Menorca 2023 [38]). Si es revisa el planejament urbanístic municipal, la parcel·la està inclosa en zona de protecció de risc de contaminació d’aqüífers (Figura 4.2.5). Menorca cap a la transició energètica. Suport a l’Estratègia Menorca 2030 31 Figura 4.2.5. Classificació del sòl i proteccions (Font: Pla General d’Ordenació Urbana d’Es Castell [39]). Per poder subministrar l’energia elèctrica produïda per la planta fotovoltaica es considera connectarse al punt de connexió de mitja tensió d’Endesa Distribució que arriba al polígon industrial d’Es Castell, on es troba el centre de transformació 20034 Biniatap, ubicat a 478 m seguint el camí de Trepuconet cap a l’est (Figura 4.2.6), distància calculada utilitzant Google Earth. Figura 4.2.6. Ubicació del punt de connexió (Font: Google Earth). Aquesta parcel·la en l’actualitat no té cap ús d’ençà que es va deixar d’utilitzar com a zona de cultiu i pastura, específicament com a zona agrícola de secà, fa més de deu anys. El sòl està format principalment per roca calcària i argila i, a causa del seu desús, predominen herbes i arbusts, poc densos i baixos, de diversos tipus, havent-hi una agrupació d’arbres aferrats a la paret que dona al camí de Trepuconet (Figura 4.2.7), tot i que el terreny és pla i sense desnivells. Respecte a la delimitació del terreny, es troben murs de pedra, anomenats a Menorca com paret seca, ben conservats i d’un metro Memoria 32 d’altura, i hi ha un tros confrontant al camí de Trepuconet que serveix com accés a la parcel·la per l’absència de mur. Figura 4.2.7. Parcel·la des de camí de Trepuconet (Font: Google Earth). Al nord de la parcel·la es troba un dipòsit municipal d’aigua i a l’est es troba la desnitrificadora de Trepuconet, contigus a la parcel·la i accessibles pel camí de Trepuconet. A part d’aquests edificis, es troba una zona residencial a l’altre costat del camí i la resta de terrenys propers són àrees agrícoles més tradicionals separades per paret seca. A la Taula 4.2.1 es mostra la informació més important de la parcel·la “Es Camp Gran”, detallant la localització, superfície i altres dades. Taula 4.2.1. Resum de la ubicació. Latitud 39° 52’ 24’’ Longitud 4° 16’ 25’’ Altitud 48 m.s.n.m. Direcció Camí de Trepuconet, Polígon 1 - Parcel·la 128. Trepucó; Es Castell. Titularitat de la parcel·la Ajuntament d’Es Castell Superfície 20.042 m2 Referència cadastral 07064A001001280000UP Punt de connexió CT 20034 Biniatap (Elaboració pròpia) Menorca cap a la transició energètica. Suport a l’Estratègia Menorca 2030 33 4.3. Consum de l’ETAP Per poder estudiar el consum horari de la desnitrificadora de Trepuconet, es va sol·licitar al municipi d’Es Castell la informació que surt reflectida a les factures elèctriques, especialment el consum per període horari, i es va obtenir el consum de la planta des de desembre de 2021 fins a novembre de 2022 (Taula 4.3.1). Taula 4.3.1. Consum mensual de l’ETAP d’Es Castell per període horari. P1 (kWh) P2 (kWh) P3 (kWh) P4 (kWh) P5 (kWh) P6 (kWh) Total (kWh) Gener 2022 0 0 2969 2097 0 7288 12354 Febrer 2022 0 0 2966 2098 0 6505 11569 Març 2022 0 0 0 3430 2832 7257 13519 Abril 2022 0 0 0 3207 4102 7569 14878 Maig 2022 0 4306 4129 0 0 9071 17506 Juny 2022 5332 4522 0 0 0 11023 20877 Juliol 2022 5522 4301 0 0 0 10316 20139 Agost 2022 5765 4439 0 0 0 11511 21715 Setembre 2022 5607 4342 0 0 0 7612 17561 Octubre 2022 0 4903 3649 0 0 7153 15705 Novembre 2022 0 0 0 4842 3543 4995 13380 Desembre 2021 0 0 2714 2641 0 6819 12174 (Elaboració pròpia a partir de dades proporcionades per l’Ajuntament d’Es Castell) Tenint aquestes dades, el següent pas va ser obtenir la distribució dels períodes horaris, per mes, a les Illes Balears (Taula 4.3.2), diferent de la distribució de la península a causa de la gran dependència que té la demanda elèctrica respecte al turisme [23], sent de juny a setembre els mesos amb períodes horaris més costosos a diferència de la península, on els mesos més costosos són de desembre a febrer, i juliol. Taula 4.3.2. Horaris de la tarifa 3.0TD de les Illes Balears. Gener Febrer Març Abril Maig Juny Juliol Agost Set. Oct. Nov. Des. Festius 1 P6 P6 P6 P6 P6 P6 P6 P6 P6 P6 P6 P6 P6 2 P6 P6 P6 P6 P6 P6 P6 P6 P6 P6 P6 P6 P6 3 P6 P6 P6 P6 P6 P6 P6 P6 P6 P6 P6 P6 P6 4 P6 P6 P6 P6 P6 P6 P6 P6 P6 P6 P6 P6 P6 5 P6 P6 P6 P6 P6 P6 P6 P6 P6 P6 P6 P6 P6 6 P6 P6 P6 P6 P6 P6 P6 P6 P6 P6 P6 P6 P6 7 P6 P6 P6 P6 P6 P6 P6 P6 P6 P6 P6 P6 P6 8 P6 P6 P6 P6 P6 P6 P6 P6 P6 P6 P6 P6 P6 9 P4 P4 P5 P5 P3 P2 P2 P2 P2 P3 P5 P4 P6 10 P4 P4 P5 P5 P3 P2 P2 P2 P2 P3 P5 P4 P6 11 P3 P3 P4 P4 P2 P1 P1 P1 P1 P2 P4 P3 P6 12 P3 P3 P4 P4 P2 P1 P1 P1 P1 P2 P4 P3 P6 Memoria 34 13 P3 P3 P4 P4 P2 P1 P1 P1 P1 P2 P4 P3 P6 14 P3 P3 P4 P4 P2 P1 P1 P1 P1 P2 P4 P3 P6 15 P3 P3 P4 P4 P2 P1 P1 P1 P1 P2 P4 P3 P6 16 P4 P4 P5 P5 P3 P2 P2 P2 P2 P3 P5 P4 P6 17 P4 P4 P5 P5 P3 P2 P2 P2 P2 P3 P5 P4 P6 18 P4 P4 P5 P5 P3 P2 P2 P2 P2 P3 P5 P4 P6 19 P3 P3 P4 P4 P2 P1 P1 P1 P1 P2 P4 P3 P6 20 P3 P3 P4 P4 P2 P1 P1 P1 P1 P2 P4 P3 P6 21 P3 P3 P4 P4 P2 P1 P1 P1 P1 P2 P4 P3 P6 22 P3 P3 P4 P4 P2 P1 P1 P1 P1 P2 P4 P3 P6 23 P4 P4 P5 P5 P3 P2 P2 P2 P2 P3 P5 P4 P6 24 P4 P4 P5 P5 P3 P2 P2 P2 P2 P3 P5 P4 P6 (Elaboració pròpia a partir de dades obtingudes de Som Energia [23]) Tenint la distribució horària i els dies laborables i festius de cada mes tenint en compte que l’ETAP es troba al municipi d’Es Castell, i que la desnitrificadora està en funcionament les 24 hores del dia, set dies a la setmana, es poden calcular les hores de consum per període horari i, per tant, dividint el consum total per període entre les hores de consum del període (suposant que el consum durant les hores d’un mateix període és similar a causa de la falta de dades per part del consumidor), s’obté el consum mitjà per hora de cada període horari, segons el mes de l’any (Taula 4.3.3). Taula 4.3.3. Consum horari mitjà de l’ETAP d’Es Castell per període horari de cada mes. P1 (kWh) P2 (kWh) P3 (kWh) P4 (kWh) P5 (kWh) P6 (kWh) Gener 2022 0,00 0,00 17,36 15,77 0,00 16,56 Febrer 2022 0,00 0,00 16,48 14,99 0,00 18,48 Març 2022 0,00 0,00 0,00 16,57 17,59 19,30 Abril 2022 0,00 0,00 0,00 17,82 29,30 18,92 Maig 2022 0,00 0,00 28,09 0,00 0,00 22,23 Juny 2022 28,21 30,76 0,00 0,00 0,00 28,71 Juliol 2022 30,68 30,72 0,00 0,00 0,00 24,33 Agost 2022 29,12 28,82 0,00 0,00 0,00 29,36 Setembre 2022 28,32 28,19 0,00 0,00 0,00 20,68 Octubre 2022 0,00 0,00 26,06 0,00 0,00 16,87 Novembre 2022 0,00 0,00 0,00 25,62 24,10 13,01 Desembre 2021 0,00 0,00 14,36 17,97 0,00 16,71 (Elaboració pròpia) Tenint aquests valors, es pot representar el consum horari de l’ETAP segons el mes de l’any i si és dia laboral o festiu (Taula 4.3.4 i Taula 4.3.5), sabent que en el segon cas el període horari és sempre P6. Taula 4.3.4. Consum mitjà per hora i mes d’un dia laborable de l’ETAP d’Es Castell. Gener Febrer Març Abril Maig Juny Juliol Agost Set. Oct. Nov. Des. 1 16,56 18,48 19,30 18,92 22,23 28,71 24,33 29,36 20,68 16,87 13,01 16,71 2 16,56 18,48 19,30 18,92 22,23 28,71 24,33 29,36 20,68 16,87 13,01 16,71 3 16,56 18,48 19,30 18,92 22,23 28,71 24,33 29,36 20,68 16,87 13,01 16,71 4 16,56 18,48 19,30 18,92 22,23 28,71 24,33 29,36 20,68 16,87 13,01 16,71 5 16,56 18,48 19,30 18,92 22,23 28,71 24,33 29,36 20,68 16,87 13,01 16,71 Menorca cap a la transició energètica. Suport a l’Estratègia Menorca 2030 35 6 16,56 18,48 19,30 18,92 22,23 28,71 24,33 29,36 20,68 16,87 13,01 16,71 7 16,56 18,48 19,30 18,92 22,23 28,71 24,33 29,36 20,68 16,87 13,01 16,71 8 16,56 18,48 19,30 18,92 22,23 28,71 24,33 29,36 20,68 16,87 13,01 16,71 9 15,77 14,99 17,59 29,30 28,09 30,76 30,72 28,82 28,19 26,06 24,10 17,97 10 15,77 14,99 17,59 29,30 28,09 30,76 30,72 28,82 28,19 26,06 24,10 17,97 11 17,36 16,48 16,57 17,82 22,78 28,21 30,68 29,12 28,32 27,24 25,62 14,36 12 17,36 16,48 16,57 17,82 22,78 28,21 30,68 29,12 28,32 27,24 25,62 14,36 13 17,36 16,48 16,57 17,82 22,78 28,21 30,68 29,12 28,32 27,24 25,62 14,36 14 17,36 16,48 16,57 17,82 22,78 28,21 30,68 29,12 28,32 27,24 25,62 14,36 15 17,36 16,48 16,57 17,82 22,78 28,21 30,68 29,12 28,32 27,24 25,62 14,36 16 15,77 14,99 17,59 29,30 28,09 30,76 30,72 28,82 28,19 26,06 24,10 17,97 17 15,77 14,99 17,59 29,30 28,09 30,76 30,72 28,82 28,19 26,06 24,10 17,97 18 15,77 14,99 17,59 29,30 28,09 30,76 30,72 28,82 28,19 26,06 24,10 17,97 19 17,36 16,48 16,57 17,82 22,78 28,21 30,68 29,12 28,32 27,24 25,62 14,36 20 17,36 16,48 16,57 17,82 22,78 28,21 30,68 29,12 28,32 27,24 25,62 14,36 21 17,36 16,48 16,57 17,82 22,78 28,21 30,68 29,12 28,32 27,24 25,62 14,36 22 17,36 16,48 16,57 17,82 22,78 28,21 30,68 29,12 28,32 27,24 25,62 14,36 23 15,77 14,99 17,59 29,30 28,09 30,76 30,72 28,82 28,19 26,06 24,10 17,97 24 15,77 14,99 17,59 29,30 28,09 30,76 30,72 28,82 28,19 26,06 24,10 17,97 (Elaboració pròpia) Taula 4.3.5. Consum mitjà per hora i mes d’un dia festiu de l’ETAP d’Es Castell. Gener Febrer Març Abril Maig Juny Juliol Agost Set. Oct. Nov. Des. 16,56 18,48 19,30 18,92 22,23 28,71 24,33 29,36 20,68 16,87 13,01 16,71 (Elaboració pròpia) Tenint aquests consums horaris i sabent el nombre de dies laborables i festius per mes, es pot calcular el consum per hora mitjà de cada mes (Taula 4.3.6). Taula 4.3.6. Consum mitjà per hora i mes de l’ETAP d’Es Castell. Gener Febrer Març Abril Maig Juny Juliol Agost Set. Oct. Nov. Des. 1 16,56 18,48 19,30 18,92 22,23 28,71 24,33 29,36 20,68 16,87 13,01 16,71 2 16,56 18,48 19,30 18,92 22,23 28,71 24,33 29,36 20,68 16,87 13,01 16,71 3 16,56 18,48 19,30 18,92 22,23 28,71 24,33 29,36 20,68 16,87 13,01 16,71 4 16,56 18,48 19,30 18,92 22,23 28,71 24,33 29,36 20,68 16,87 13,01 16,71 5 16,56 18,48 19,30 18,92 22,23 28,71 24,33 29,36 20,68 16,87 13,01 16,71 6 16,56 18,48 19,30 18,92 22,23 28,71 24,33 29,36 20,68 16,87 13,01 16,71 7 16,56 18,48 19,30 18,92 22,23 28,71 24,33 29,36 20,68 16,87 13,01 16,71 8 16,56 18,48 19,30 18,92 22,23 28,71 24,33 29,36 20,68 16,87 13,01 16,71 9 16,08 15,98 18,03 25,84 26,20 30,15 28,45 28,98 26,19 22,80 20,77 17,56 10 16,08 15,98 18,03 25,84 26,20 30,15 28,45 28,98 26,19 22,80 20,77 17,56 11 17,05 17,05 17,27 18,19 22,61 28,36 28,43 29,19 26,28 23,56 21,84 15,12 12 17,05 17,05 17,27 18,19 22,61 28,36 28,43 29,19 26,28 23,56 21,84 15,12 13 17,05 17,05 17,27 18,19 22,61 28,36 28,43 29,19 26,28 23,56 21,84 15,12 14 17,05 17,05 17,27 18,19 22,61 28,36 28,43 29,19 26,28 23,56 21,84 15,12 15 17,05 17,05 17,27 18,19 22,61 28,36 28,43 29,19 26,28 23,56 21,84 15,12 16 16,08 15,98 18,03 25,84 26,20 30,15 28,45 28,98 26,19 22,80 20,77 17,56 17 16,08 15,98 18,03 25,84 26,20 30,15 28,45 28,98 26,19 22,80 20,77 17,56 18 16,08 15,98 18,03 25,84 26,20 30,15 28,45 28,98 26,19 22,80 20,77 17,56 Memoria 36 19 17,05 17,05 17,27 18,19 22,61 28,36 28,43 29,19 26,28 23,56 21,84 15,12 20 17,05 17,05 17,27 18,19 22,61 28,36 28,43 29,19 26,28 23,56 21,84 15,12 21 17,05 17,05 17,27 18,19 22,61 28,36 28,43 29,19 26,28 23,56 21,84 15,12 22 17,05 17,05 17,27 18,19 22,61 28,36 28,43 29,19 26,28 23,56 21,84 15,12 23 16,08 15,98 18,03 25,84 26,20 30,15 28,45 28,98 26,19 22,80 20,77 17,56 24 16,08 15,98 18,03 25,84 26,20 30,15 28,45 28,98 26,19 22,80 20,77 17,56 (Elaboració pròpia) A partir d’aquesta taula es pot fer una aproximació de l’electricitat que s’haurà de subministrar a la planta per part de la instal·lació fotovoltaica, sense necessitat d’estar connectada a xarxa. 4.4. Recurs solar disponible 4.4.1. Obtenció de dades i primera aproximació Per poder dimensionar la planta fotovoltaica primer s’ha de fer una aproximació de l’energia solar de la qual es disposa a la ubicació seleccionada, estudiant la variació d’aquest recurs segons la inclinació o seguiment utilitzats. La irradiació solar ha estat estimada, en tots els càlculs, mitjançant una simulació dinàmica del Centre Comú d'Investigació (Joint Research Centre) [24]. El simulador s’ha fet servir per obtenir dades mensuals, a les coordenades exactes del camp de captació, de la irradiació global amb diferents angles, i per obtenir dades horàries, depenent del mes, de la irradiància global, de la irradiància difusa, de la irradiància normal directa (DNI), descarregant les dades en format CSV. Per poder fer una primera observació de l’energia solar que es captaria segons l’angle fix utilitzat per les plaques fotovoltaiques, tenint en compte que l’orientació sempre serà cap al sud en aquests casos, es recull la irradiació global, per mes, de diversos angles, entre 0° i 60°, des del 2018 fins al 2023, i es fa la mitjana per mes i per angle (Taula 4.4.1). Taula 4.4.1. Irradiació global mitjana per mes i inclinació a Son Trepuconet. kWh/m2 0° 10° 15° 20° 25° 30° 35° 40° 45° 50° 55° 60° Gener 67,11 82,78 89,97 96,63 102,73 108,21 112,81 117,11 120,46 123,03 124,80 125,76 Febrer 91,85 107,98 115,17 121,69 127,48 132,51 136,62 140,04 142,50 144,03 144,63 144,30 Març 130,91 143,91 149,29 153,83 157,51 160,28 162,07 162,98 162,87 161,78 159,71 156,67 Abril 165,32 173,47 176,19 177,95 178,73 178,50 177,31 175,01 171,75 167,57 162,48 156,44 Maig 208,40 211,81 211,81 210,87 208,99 205,83 201,71 196,01 189,39 181,70 172,96 163,22 Juny 222,30 223,26 221,89 219,31 215,93 211,46 205,82 198,71 190,60 181,38 171,15 160,21 Juliol 232,86 235,39 234,72 232,88 229,70 225,56 220,11 213,08 204,94 195,59 185,24 174,03 Agost 202,60 210,66 212,97 214,09 214,03 212,67 210,06 206,09 200,94 194,57 187,02 178,35 Set. 144,58 156,21 160,80 164,50 167,27 169,10 169,93 169,77 168,60 166,42 163,23 159,06 Menorca cap a la transició energètica. Suport a l’Estratègia Menorca 2030 37 Oct. 113,96 130,57 137,84 144,33 149,97 154,71 158,37 161,34 163,16 163,94 163,68 162,37 Nov. 69,62 83,46 89,73 95,51 100,74 105,37 109,29 112,70 115,33 117,23 118,39 118,79 Des. 62,59 79,08 86,70 93,82 100,37 106,30 111,47 116,12 119,92 122,94 125,14 126,51 Gd mes Crític 62,59 79,08 86,70 93,82 100,37 105,37 109,29 112,70 115,33 117,23 118,39 118,79 Mitjana 137,75 150,06 155,04 159,16 162,39 164,69 166,00 166,37 165,88 165,18 162,85 157,86 (Elaboració pròpia a partir de dades obtingudes del Joint Research Centre [24]) Amb aquesta aproximació, es pot observar que, per mitjana anual, les millors inclinacions són les de 40° i 35°, sent dues de les tres inclinacions estudiades com a candidates, juntament amb la inclinació de 20°, opció triada per saber, amb els càlculs que es faran a continuació, si els 7 kWh/m2 d’irradiació tenen més importància que l’àrea de captació que es perd a causa de l’ombra que s’ha de respectar entre files de plaques fotovoltaiques. Per aquest mateix motiu, no es té en compte la inclinació que s’hauria de triar si es volgués optimitzar la irradiació obtinguda en els pitjors mesos, ja que per una inclinació de 60°, la distància entre files seria immensa. Per fer una aproximació exhaustiva de la irradiació que s’obtindria a la ubicació [39,874; 4,274] segons el mes de l’any i el mètode de seguiment (seguiment est-oest, seguiment nord-sud o angle fix de 20°, 35° o 40°), primer es recopila les mitges de la DNI i la irradiància global, la irradiància directa i la irradiància difusa, les tres darreres amb un angle fix de 0° per cada hora de cada mes (Taula 4.4.2). En tractar-se dels valors mitjans de cada hora, s’ha fixat el temps estudiat de cada hora a la mitja hora, és a dir, per estudiar la irradiància de les 12:00 s’aproxima l’hora a les 12:30. Taula 4.4.2. Irradiància mitjana per hora (W/m2), de gener, a Son Trepuconet. time(UTC) G (0°) Gb (0°) Gd (0°) DNI 00:00 0,0 0,0 0,0 0,0 01:00 0,0 0,0 0,0 0,0 02:00 0,0 0,0 0,0 0,0 03:00 0,0 0,0 0,0 0,0 04:00 0,0 0,0 0,0 0,0 05:00 0,0 0,0 0,0 0,0 06:00 0,0 0,0 0,0 0,0 07:00 1,18 0,05 1,12 1,3 08:00 112,71 54,49 58,22 301,89 09:00 218,73 117,3 101,43 366,83 10:00 306,28 172,24 134,03 409,06 11:00 346,34 196,82 149,52 411,13 12:00 357,16 205,39 151,76 420,72 13:00 319,23 181,7 137,53 404,53 14:00 253,17 138,21 114,96 379,09 15:00 156,55 81,05 75,51 338,13 Memoria 38 16:00 39,05 16,03 23,02 174,36 17:00 0,0 0,0 0,0 0,0 18:00 0,0 0,0 0,0 0,0 19:00 0,0 0,0 0,0 0,0 20:00 0,0 0,0 0,0 0,0 21:00 0,0 0,0 0,0 0,0 22:00 0,0 0,0 0,0 0,0 23:00 0,0 0,0 0,0 0,0 (Font: dades obtingudes del Joint Research Centre [24]) Fa uns anys, al Joint Research Centre s’obtenia la irradiància cada 15 minuts, per què les dades finals obtingudes eren més precises, en vers de les d’ara, on el valor obtingut és el mig d’una hora sencera. Això provoca dificultats per simular els càlculs, per això, per poder reduir l’impacte de la mancança de dates, s’ha dut a terme la interpolació quadràtica dels valors per afegir un valor aproximat entre els valors reals, duplicant així el nombre de valors. Per cada un dels nous valors, s’han utilitzat els tres valors més pròxims coneguts per calcular l’equació que representa la paràbola. 𝑦= 𝑎𝑥2+𝑏𝑥+𝑐 Eq. 4.4.1 𝑎= (𝑦3−𝑦1)(𝑥2−𝑥1)−(𝑦2−𝑦1)(𝑥3−𝑥1) (𝑥32−𝑥12)(𝑥2−𝑥1)−(𝑥22−𝑥12)(𝑥3−𝑥1) Eq. 4.4.2 𝑏=(𝑦2−𝑦1)−𝑎(𝑥22−𝑥12) 𝑥2−𝑥1 Eq. 4.4.3 𝑐=𝑦1−𝑎𝑥12−𝑏𝑥1 Eq. 4.4.4 Els valors x1, x2, x3 i y1, y2, y3 corresponen a l’hora i a la irradiància dels tres moments dels quals es tenen dades més pròximes de l’hora a calcular (x). Obtenint a, b i c a partir de les Eq. 4.4.2, Eq. 4.4.3 i Eq. 4.4.4, es pot calcular la irradiància en el moment x utilitzant l’ Eq. 4.4.1. Aquest procediment s’ha fet servir per aproximar DNI, G (0°) i Gb (0°), pel fet que es pot calcular Gd (0°) restant G (0°) i Gb (0°). A la Taula 4.4.3 es poden visualitzar els valors per gener. Taula 4.4.3. Irradiància mitjana per hora (W/m2) utilitzant interpolació quadràtica, de gener, a Son Trepuconet. UTC (h) DNI G (0°) Gb (0°) Gd (0°) 0:30 0 0 0 0 1:30 0 0 0 0 2:30 0 0 0 0 3:30 0 0 0 0 4:30 0 0 0 0 Menorca cap a la transició energètica. Suport a l’Estratègia Menorca 2030 45 4.4.5.2. Angle d’incidència amb seguiment Nord-Sud (eix Est-Oest) Per obtenir l’angle d’incidència que forma una superfície alineada en la direcció Est-Oest, amb seguiment Nord-Sud, s’utilitza l’Eq. 4.4.20, dependent de la declinació solar del dia estudiat i de l’angle horari. 𝜃=cos−1(√cos2(𝛿)∗sin2𝜔) [𝑟𝑎𝑑] Eq. 4.4.20 Figura 4.4.3. Angle d’incidència del Sol amb seguiment Nord-Sud horitzontal (Font: “Solar Energy Engineering. Processes and Systems” [26]). Per pròxims càlculs (Eq. 4.4.25), també s’obté la inclinació del mòdul respecte a terra, a partir de l’Eq. Eq. 4.4.18, utilitzant l’angle zenital i l’angle horari. β=tan−1(tan(𝜃𝑧)∗cos(𝜔)) [𝑟𝑎𝑑] Eq. 4.4.21 4.4.5.3. Angle d’incidència amb seguiment Est-Oest (eix Nord-Sud) En cas de tenir una superfície alineada en la direcció Nord-Sud, amb seguiment Est-Oest, l’angle d’incidència que forma la normal d’aquesta superfície amb els rajos del Sol es calcula a partir de l’Eq. 4.4.22. 𝜃=cos−1(√cos2(𝜃𝑧)+cos2(𝛿)∗sin2(𝜔)) [𝑟𝑎𝑑] Eq. 4.4.22 Memoria 46 Figura 4.4.4. Angle d’incidència del Sol amb seguiment Est-Oest horitzontal (Font: “Solar Energy Engineering. Processes and Systems” [26]). En cas que s’arribi a l’angle màxim d’inclinació, que en aquest cas s’ha considerat de 55°, l’angle d’incidència tenint en compte aquest angle màxim, es calcula segons l’Eq. 4.4.23. L’azimut de la normal de la superfície apunta a l’est (90°) en cas de ser al matí, i apunta a l’oest (270°) en cas de ser capvespre. 𝜃=cos−1(cos(𝜃𝑧)∗cos(β)+sin(𝜃𝑧)sin(β)cos(ψ−ψ𝑠𝑢𝑝.)) [𝑟𝑎𝑑] ψ={270°, 𝜔<0 90°, 𝜔≥0 Eq. 4.4.23 Per càlculs que es fan a continuació, en aquest cas també es calcula l’angle d’inclinació de la superfície respecte a terra, a l’Eq. 4.4.24. β=tan−1(tan(𝜃𝑧)∗|sin(ψ−180°)|) [𝑟𝑎𝑑] Eq. 4.4.24 4.4.6. Càlcul de la irradiància difusa amb el model de Reindl El model matemàtic de Reindl és la unió del model de Hay i Davies, que representa la irradiància difusa en dues parts: isotròpica i circumsolar, del model de Klucher, que modifica el model de Temps i Coulson, encarregat de calcular la brillantor de l’horitzó, per tenir en compte la nuvolositat del dia [25]. El model de Reindl calcula el factor de transposició de l’Eq. 4.4.7 a partir de l’Eq. 4.4.25. 𝑅𝑑=(1−𝐴𝑖)∗(1+cos(β) 2)∗[1+𝑓∗sin3(β 2)]+𝐴𝑖∗𝑅𝑏 Eq. 4.4.25 Menorca cap a la transició energètica. Suport a l’Estratègia Menorca 2030 47 Ai és l’índex d’anisotropia, que representa la proporció d’irradiància difusa que prové de la regió propera al Sol. Es pot calcular de dues maneres diferents: Eq. 4.4.26 i Eq. 4.4.28. 𝐴𝑖=𝐾𝑡=𝐺(0°) 𝐺0(0°), 0≤𝐴𝑖≤1 Eq. 4.4.26 En l’Eq. 4.4.26 se simplifica que l’índex d’anisotropia és igual a la raó de claredat (Kt). Per calcular la irradiància extraterrestre horitzontal s’utilitza l’Eq. 4.4.27, on també es defineix el valor de la constant solar. 𝐺0(0°)=𝐺𝑠𝑐∗[1+0,033∗cos(360∗𝑑𝑛 365 )]∗cos(𝜃𝑧) 𝐺𝑠𝑐=1.367𝑊 𝑚2 Eq. 4.4.27 L’Eq. 4.4.28 considera que l’índex d’anisotropia es pot calcular a partir de la irradiància global i la directa. 𝐴𝑖=𝐵(0°) 𝐺(0°), 0≤𝐴𝑖≤1 Eq. 4.4.28 Inicialment, es realitzaren els càlculs a partir de l’Eq. 4.4.26, i s’observà que a l’albada i a la vesprada eren incongruents. Això és degut al fet que G0 depèn de l’angle zenital, i aquest depèn de l’hora, produint que en les hores on la irradiància és més irregular, l’hora exacta utilitzada per calcular G0 no correspon amb l’hora exacta on s’obtenia més irradiància. Per exemple a les 17:30 (UTC) del 21 de setembre, G (0°) és 20 W/m2 major a G0 (0°), i a la Taula 4.4.7 es mostra la diferència de valors, on els obtinguts mitjançant l’Eq. 4.4.28 tenen molt més sentit, observant que a les 14:30 i a les 15:30 de desembre passa el mateix problema que el descrit anteriorment, on la irradiància extraterrestre mai pot ser major a la irradiància global. Aquest fet fa que s’utilitzi l’Eq. 4.4.28 per dur a terme els càlculs. Taula 4.4.7. Valors de Kt i Ai el 21 de desembre. UTC (h) Kt Ai 6:30 0 0 7:30 0,14 0,10 8:30 0,75 0,22 9:30 0,81 0,29 10:30 0,83 0,33 11:30 0,89 0,35 12:30 0,90 0,35 13:30 0,95 0,33 14:30 1,03 0,29 15:30 1,33 0,22 Memoria 48 16:30 0 0 (Elaboració pròpia) Rb és el factor geomètric que ajusta la incidència d’irradiància directa sobre la superfície, calculat emprant l’Eq. 4.4.29. Pels casos on l’angle d’incidència sigui molt menor que l’angle zenital, com per exemple, durant l’albada i la vesprada amb un seguiment Est-Oest, s’ha limitat el valor de Rb a 3, com a màxim. 𝑅𝑏=cos(𝜃) cos(𝜃𝑧), 0≤𝑅𝑏≤3 Eq. 4.4.29 A l’Eq. 4.4.25 es multiplica per Ai, obtenint així la part anisotròpica de la irradiància difusa, sent major com més clar està el cel. Al restar Ai a 1, s’obté l’índex isotròpic, que es multiplica per la fracció d’irradiància difusa isotròpica incident sobre una superfície inclinada (1+cos(β) 2), que és el model de Liu-Jordan, i per la brillantor de l’horitzó [1+f∗sin3(β 2)], que depèn d’un factor de correcció (f) per tenir en compte la nuvolositat (model Klucher), calculat segons l’Eq. 4.4.30, factor que en valer 1 representa que el cel està clar. D’aquesta manera s’obté la irradiància difusa isotròpica. 𝑓=√𝐵(0°) 𝐺(0°), 0≤𝑓≤1 Eq. 4.4.30 4.4.7. Càlculs finals de la irradiància global Després d’haver calculat les irradiàncies directa, difusa i reflectida per cada un dels 5 casos diferents, es poden analitzar les dades per escollir quin sistema de seguiment i quin angle fix són els escollits per continuar amb el dimensionament de la central fotovoltaica. Observant les gràfiques d’irradiància global diària (Annex I i Annex II) es pot veure que la irradiància rebuda utilitzant el model HDKR és major a la irradiància calculada mitjançant el model Liu-Jordan, sobretot en els mesos d’hivern, on la irradiància difusa en percentatge té valors majors a la difusa de mesos d’estiu, i per tant la irradiància difusa anisotròpica i de la brillantor horitzontal guanyen importància amb la irradiància difusa isotròpica, en vers de la isotròpica del model Liu-Jordan, que només depèn de l’angle d’inclinació de la superfície (1+cos(β) 2), sent major quan menor és l’angle d’inclinació, per això, en el sistema de seguiment Est-Oest els valors augmenten en consideració en els dos moments en què l’angle d’incidència és menor, ja que es considera la irradiància circumsolar que incideix amb el mateix angle que la irradiància directa. Menorca cap a la transició energètica. Suport a l’Estratègia Menorca 2030 49 També es pot observar en els dos models que els valors d’irradiància són majors durant la tarda en vers del matí. Tot i haver calculat l’AST i haver afegit més valors als subministrats, no s’ha pogut obtenir la simetria que s’esperava degut a causa del fet que els valors obtinguts del Joint Research Centre són lleugerament superiors durant la tarda. A més, mirant el seguiment Est-Oest, en els casos on la irradiància al matí és màxima, l’angle d’incidència és menor a l’obtingut a la tarda perquè l’AST és major a l’UTC, i per tant a més enfora està el Sol del meridià solar, menor és l’angle d’incidència en aquest cas. En obtenir els valors d’irradiació total diària (Taula 4.4.8), si se separen els sistemes de captació en dos tipus, els fixos i els de seguiment, queda clar que, pel tipus fix, en termes d’energia total la millor opció és l’angle fix de 35°, que es veu superat per l’angle de 20° en els mesos d’estiu i per l’angle de 40° en els mesos d’hivern, però que en total és major. En cas que la inclinació fos un impediment per aspectes com l’ombra produïda o l’impacte visual, s’escolliria l’angle de 20°. En cas d’utilitzar seguiment solar, la irradiació obtinguda pel seguiment Est-Oest és 800 W/m2 major per dia, de mitjana, respecte al seguiment Nord-Sud. En cas d’usar el seguiment Nord-Sud, s’obtindria major irradiació els dies d’hivern i la producció per mes seria molt més estable veient el 22,02% de coeficient de variació devora el 41,91% del seguiment Est-Oest, on hi ha més de 7000 W/m2 de diferència entre el millor dia (juliol) i el pitjor dia (desembre). Taula 4.4.8. Valors d’Irradiació global diària (Wh/m2) utilitzant model HDKR, per mes i mètode de seguiment. H (N-S) H (E-O) H (20°) H (35°) H (40°) Gener 4332,18 3328,03 3275,06 3829,05 3963,59 Febrer 4677,61 4588,45 4125,24 4507,06 4577,55 Març 5391,98 6435,02 5238,98 5369,54 5345,84 Abril 6183,35 7919,79 6102,95 5901,33 5762,33 Maig 7119,18 9222,67 6764,87 6290,56 6062,31 Juny 7819,62 10262,00 7320,72 6777,05 6522,08 Juliol 7733,98 10367,92 7440,09 7114,68 6921,06 Agost 6876,98 8934,45 6769,44 6846,46 6784,68 Set. 6099,52 6616,17 5493,51 5936,36 6011,33 Oct. 5420,50 5026,71 4526,13 5075,55 5193,05 Nov. 4469,91 3288,11 3289,64 3876,83 4020,39 Des. 4364,99 2878,93 3036,36 3669,50 3832,26 Total 2146578,45 2403064,46 1930290,15 1984999,98 1978842,00 Mitjana 5881,04 6583,74 5288,47 5438,36 5421,48 Desv. típica 1294,85 2759,08 1620,75 1240,75 1110,98 Coef. de variació 22,02% 41,91% 31,00% 23,00% 20,00% (Elaboració pròpia) Memoria 50 4.5. Pèrdues de la Instal·lació Per poder determinar l’energia final que se subministra a xarxa, cal assenyalar quins tipus de pèrdues hi poden haver i aproximar el màxim possible el percentatge que representen cada una d’elles. A continuació, es detallen aquestes pèrdues. 4.5.1. Pèrdues per IAM Les pèrdues per IAM (Incidence Angle Modifier) són les produïdes per la incidència de la llum solar en angles diferents de la perpendicular al panell. A major angle d’incidència de la llum sobre la superfície, més és la llum que es reflecteix sobre la superfície de vidre i que s’absorbeix i es dispersa entre el vidre i les cel·les [33]. S’han considerat unes pèrdues del 3%. 4.5.2. Pèrdues per brutícia Les pèrdues per brutícia es deuen a l’acumulació de pols, pol·len, excrements d’aus o altres contaminants a la superfície dels panells. Per tant, és un factor molt dependent de les condicions climàtiques i del lloc on es troben els panells fotovoltaics. Sabent que la ubicació per la instal·lació es troba en sòl rústic, la concentració de pols i terra a l’aire és un factor determinant [34]. Factor que guanya més rellevància a causa de la predominança de vent a l’illa de Menorca, augmentant la quantitat de partícules de pols, terra i pol·len a l’aire, i els valors d’humitat relativa, majors al 50% durant tot l’any i que, sumada a la rosada, afavoreixen l’adhesió de partícules i la seva cimentació. A la Figura 4.5.1, la gràfica B, es pot observar que per Espanya el rang de la ràtio de pèrdues per brutícia és extens, variant amb valors entre un poc més de 0,01%/dia i 0,7%/dia. Menorca cap a la transició energètica. Suport a l’Estratègia Menorca 2030 51 Figura 4.5.1. Impacte de la brutícia en la generació d’energia solar (Font: “Techno-Economic Assessment of Soiling Losses and Mitigation Strategies for Solar Power Generation” [34]). Sabent que la mitjana es troba a un poc menys del 0,2%/dia, s’ha agafat com a valor referent el 0,2%/dia, havent considerat que gran part de les instal·lacions fotovoltaiques es troben a llocs més àrids i calorosos, per tant, encara i haver explicat que hi ha factors contraproduents com el vent i la humitat, la precipitació mitjana de Menorca els darrers anys és major a la mitjana d’Espanya, factor que redueix la brutícia de les plaques perquè neteja parcialment la superfície. En considerar aquesta acumulació de pèrdues de brutícia de 0,2%/dia, s’obté unes pèrdues acumulades del 6% en un mes sense netejar, per tant, considerant que es farà una neteja a fons mensual, queda una mitjana del 3% per pèrdues degudes a brutícia. 4.5.3. Pèrdues per ombra Les pèrdues per ombra es produeixen quan les plaques solars estan cobertes per obstacles que bloquegen la radiació solar i que, per tant, redueixen la producció d’energia elèctrica. En recollir les dades del PVGIS [24], la mateixa pàgina té en compte l’horitzó de la localització a l’hora de proporcionar les dades, així com permet carregar un arxiu on es proporcionin aquestes dades per poder tenir en compte els elements que puguin arribar a bloquejar la irradiància. Igualment, després d’haver calculat la irradiància, en el cas que l’altura del Sol fos més baixa que l’horitzó, s’han depreciat els valors d’irradiància directa i només s’han tingut en compte els valors d’irradiància difusa i reflectida. En tractar-se d’un camp fotovoltaic situat en terreny rústic sense arbres ni edificacions propers, només són les mateixes plaques les que podrien fer-se ombra entre elles. Es deixarà prou espai entre files i els Memoria 52 casos on pugui haver-hi ombra són quan hi ha menys irradiància (albada i vesprada), per tant, s’han considerat un 3% de pèrdues degudes a ombra. 4.5.4. Pèrdues per temperatura Les pèrdues per temperatura ocorren quan la temperatura dels panells fotovoltaics és superior a la temperatura estàndard STC (25 °C). La temperatura de la cel·la es calcula amb l’Eq. 4.5.1, utilitzant el model NOCT (el model 2 descrit a “Modeling of photovoltaic cell temperature losses: A review and a practice case in South Spain” [35]). 𝑇𝑐=𝑇𝑎+( 𝐺 𝐺𝑁𝑇𝐸)∗(𝑇𝑁𝑂𝐶𝑇−𝑇𝑎,𝑁𝑇𝐸) [°𝐶] Eq. 4.5.1 Ta és la temperatura ambient del lloc on es troben les plaques (valors obtinguts amb les dades d’irradiància del Joint Research Centre [24]; °C). G és la irradiància global que reben les plaques (W/m2). GNTE i Ta,NTE són la irradiància (800 W/m2) i temperatura (20 °C) en les condicions de medi terrestre nominal (NTE). TNOCT és la temperatura d’operació nominal de la cel·la (45 ± 2 °C) [31]. L’equació en si també depèn del coeficient global de transferència de calor del mòdul (H) i de la divisió entre l’eficiència de la placa fotovoltaica i el producte de la transmitància del sistema de coberta del mòdul i el coeficient d’absorció de les cel·les, però s’ha considerat H constant i independent de les condicions ambientals i la divisió anomenada anteriorment negligible. Després d’haver calculat la temperatura de la cel·la per una irradiància i temperatura determinades es pot calcular la potència obtinguda amb aquesta temperatura concreta fent servir l’Eq. 4.5.2. 𝑃𝑇𝑐=𝑃𝑆𝑇𝐶∗(1+𝛽∗(𝑇𝑐−𝑇𝑎,𝑆𝑇𝐶)) [𝑊] Eq. 4.5.2 PSTC (455 W) i Ta,STC són la potència nominal i la temperatura ambient (25 °C) sota condicions STC [31] i β és el coeficient de temperatura en potència màxima (-0.290%/°C) [31]. Si s’aclareix l’equació i se’n resta 1 a la divisió de potències, es poden obtenir les pèrdues per temperatura (Eq. 4.5.3). 𝐿𝑇=− 𝛽∗(𝑇𝑐−𝑇𝑎,𝑆𝑇𝐶) [%] Eq. 4.5.3 Per aproximar les pèrdues a aquest cas concret, s’han utilitzat els valors d’irradiància per hora i mes explicats anteriorment i s’ha obtingut l’energia perduda per cada cas (Taula 4.5.1). Taula 4.5.1. Energia perduda per temperatura. H (Wh/m2) ELt (Wh/m2) LT Gener 3328,03 -2,76 -0,08% Menorca cap a la transició energètica. Suport a l’Estratègia Menorca 2030 53 Febrer 4588,45 32,59 0,71% Març 6435,02 130,81 2,03% Abril 7919,79 264,31 3,34% Maig 9222,67 422,77 4,58% Juny 10262,00 640,52 6,24% Juliol 10367,92 765,77 7,39% Agost 8934,45 629,18 7,04% Set. 6616,17 340,27 5,14% Oct. 5026,71 176,12 3,50% Nov. 3288,11 36,11 1,10% Des. 2878,93 4,29 0,15% Total 2403064,46 105260,24 4,38% (Elaboració pròpia) Finalment, s’ha sumat tota l’energia que es perdria un any sencer si cada dia d’un mes es comportés com el seu dia exemple, i s’ha dividit per l’energia total que s’obtindria, obtenint unes pèrdues del 4,38%. Els mesos quan hi ha menys irradiància són també els que tenen la temperatura ambient més baixa, per tant, en aquests casos, les pèrdues són mínimes, arribant al cas de gener on, en ser la temperatura de la cel·la menor a la temperatura ambient en condicions STC, la potència és major a la potència en condicions STC. Igualment, aquests valors es veuen contrarestats pels mesos en què la irradiància i temperatura ambient són majors, degut a que els valors d’irradiància són el triple en alguns casos, opacant els bons rendiments dels mesos d’hivern. 4.5.5. Pèrdues per desajustos Les pèrdues per desajustos o “mismatch” són aquelles originades per la connexió en sèrie o en paral·lel de plaques solars amb rendiments diferents. Això pot passar per variàncies de fabricació, tot i ser del mateix model i fabricant (toleràncies de la tensió en circuit obert i del corrent en curtcircuit), per ombres parcials, per diferent orientació i inclinació, per diferències tèrmiques i per la degradació dels mòduls. En qualsevol cas, el rendiment d’un conjunt de mòduls en sèrie és determinat pel mòdul amb pitjor rendiment. Per triar el percentatge de pèrdues a causa de desajustos, s’ha tingut en compte el programa PVSyst, on per defecte s’aproximen les pèrdues totals per desajustos, sumant els desajustos per mòdul i els desajustos per string (conjunt de panells en sèrie), en un 2% [32]. 4.5.6. Pèrdues per LID Les pèrdues per LID (Light Induced Degradation) es deuen a canvis en l’estructura química i física del material fotovoltaic, quan el bor de dins les cel·les solars interacciona amb l’oxigen. Sabent això, Memoria 54 ocorren en els primers dies d’exposició a la llum solar, i les pèrdues permanents es poden aproximar al saber la degradació de potència del primer any (<1,5%) i de l’any 2 al 25 (0,4%) de la placa fotovoltaica [31], donant per fet que la resta d’aquests dos valors equival a les pèrdues per LID, sent l’1,1%. 4.5.7. Pèrdues per qualitat del mòdul fotovoltaic Les pèrdues per qualitat del mòdul fotovoltaic es refereixen a la discrepància entre la potència nominal del mòdul i la potència real que pot generar. És a dir, estan directament relacionades amb la tolerància de la potència nominal subministrada pel fabricant (+3%) [31]. Seguint el procés de PVSyst pel càlcul d’aquestes pèrdues, escollint el quart de la diferència entre els dos valors límit de la tolerància [36], s’han obtingut unes pèrdues negatives, per tant, uns guanys del 0,75%. 4.5.8. Pèrdues elèctriques Durant el transport d’energia elèctrica des de les plaques fotovoltaiques fins al transformador per uns conductors de material i secció determinats existeixen caigudes de tensió que generen pèrdues elèctriques degudes a la resistència dels mateixos conductors al llarg del cablejat de corrent continu i corrent altern. 4.5.8.1. Part DC Les pèrdues a la part de corrent continu ocorreran entre les plaques fotovoltaiques i els inversors i les bateries i els inversors. La caiguda de tensió es pot calcular a partir de l’Eq. 4.5.4, on la resistivitat del material del conductor (ρ) multiplicada per la seva longitud (l), dividit entre l’àrea de la secció (A) representa la resistència total del cable. ∆𝑉=2∗𝐼∗𝜌𝑙𝐴 [𝑉] Eq. 4.5.4 Com que no es tenen els càlculs precisos de la longitud del conductor, per la part de corrent continu s’han aproximat unes pèrdues de caiguda de tensió de la part DC de l’1%. 4.5.8.2. Part AC Les pèrdues a la part de corrent altern ocorreran entre els inversors i el transformador. La caiguda de tensió a la part AC es calcula mitjançant l’Eq. 4.5.5, on 2𝜋𝑓𝐿 representa la reactància inductiva del conductor, sent f la freqüència de la xarxa i L la inductància del conductor, i φ és l’angle de desfasament entre el corrent elèctric i la tensió. Menorca cap a la transició energètica. Suport a l’Estratègia Menorca 2030 61 Figura 4.6.1. Distància entre seguidors solars (Elaboració pròpia). 4.6.3. Panells en sèrie El nombre de panells en sèrie ve condicionat per les tensions màxima i mínima del rang de tensió operatiu de l’inversor i per les tensions màxima i mínima del panell fotovoltaic (Eq. 4.6.8 i Eq. 4.6.9). Les tensions de l’inversor venen especificades a la seva fitxa tècnica [45]. La tensió màxima que podria assolir el panell es calcula amb la tensió en circuit obert (VOC) simulant que la temperatura del panell és la mínima (Eq. 4.6.2). Per la tensió mínima que pot assolir el panell fotovoltaic, es considera la tensió en màxima potència (VMP) amb la temperatura del panell màxima (Eq. 4.6.3). Això és degut al fet que el coeficient de temperatura en VOC és negatiu (-0,230%/°C [31]), per tant, a temperatures superiors a TSTC (25°C), la tensió és menor a la subministrada, mentre a temperatures inferiors la tensió és major. 𝑉𝑝𝑎𝑛𝑒𝑙𝑙,𝑚à𝑥=𝑉𝑂𝐶,𝑆𝑇𝐶∗(1+𝛽∗(𝑇𝑐,𝑚í𝑛−𝑇𝑆𝑇𝐶)) [𝑉] Eq. 4.6.2 𝑉𝑝𝑎𝑛𝑒𝑙𝑙,𝑚í𝑛=𝑉𝑀𝑃,𝑆𝑇𝐶∗(1+𝛽∗(𝑇𝑐,𝑚à𝑥−𝑇𝑆𝑇𝐶)) [𝑉] Eq. 4.6.3 Per calcular les temperatures mínima i màxima del panell fotovoltaic, s’ha utilitzat l’Eq. 4.5.1. Els valors d’irradiància (G) s’han considerat de 100 W/m2 per la temperatura mínima i de 1.000 W/m2 per la temperatura màxima, simulant unes temperatures mínima i màxima més polaritzades. Respecte a les Memoria 62 temperatures ambient màxima i mínima, s’ha observat la Gràfica 4.2, determinant la temperatura màxima històrica en 39°C i la temperatura mínima històrica en -2°C. Gràfica 4.2. Temperatures mínimes i màximes històriques observades a Menorca (Font: Meteoblue [46]). Amb aquests valors s’obtenen les temperatures màxima i mínima de les cèl·lules, observats a les Eq. 4.6.4 i Eq. 4.6.5. 𝑇𝑐,𝑚à𝑥=39+(1000 800)∗(45−20)=70,25 °𝐶 Eq. 4.6.4 𝑇𝑐,𝑚í𝑛=−2+(100 800)∗(45−20)=1,13 °𝐶 Eq. 4.6.5 Ara ja es poden calcular les tensions màxima i mínima, com es mostren a les Eq. 4.6.6 i Eq. 4.6.7. 𝑉𝑝𝑎𝑛𝑒𝑙𝑙,𝑚à𝑥=40,13∗(1+(−0,0023)∗(−2−25))=42,62 𝑉 Eq. 4.6.6 𝑉𝑝𝑎𝑛𝑒𝑙𝑙,𝑚í𝑛=33,84∗(1+(−0,0023)∗(39−25))=32,75 𝑉 Eq. 4.6.7 Menorca cap a la transició energètica. Suport a l’Estratègia Menorca 2030 63 Finalment, el rang de panells fotovoltaics que poden connectar-se en sèrie ve determinat per les Eq. 4.6.8 i Eq. 4.6.9. 𝑁𝑠è𝑟𝑖𝑒,𝑚à𝑥=𝑉𝑖𝑛𝑣,𝑚à𝑥 𝑉𝑝𝑎𝑛𝑒𝑙𝑙,𝑚à𝑥=1300 42,62=30,5=30 𝑝𝑎𝑛𝑒𝑙𝑙𝑠 Eq. 4.6.8 𝑁𝑠è𝑟𝑖𝑒,𝑚í𝑛=𝑉𝑖𝑛𝑣,𝑚í𝑛 𝑉𝑝𝑎𝑛𝑒𝑙𝑙,𝑚í𝑛=645 32,75=20 𝑝𝑎𝑛𝑒𝑙𝑙𝑠 Eq. 4.6.9 El nombre de panells en sèrie ha de ser entre 20 i 30. A menor és el nombre de panells en sèrie, menor és la tensió del string (conjunt de panells en sèrie), produint més caiguda de tensió. Sabent això i que justament els seguidors solars estan formats per dues sèries de 30 panells cada una, s’escull el nombre màxim de panells en sèrie possible (30) facilitant la instal·lació i limitant les pèrdues per caiguda de tensió. Per verificar que aquest dimensionament és viable, la tensió màxima de l’inversor (1300 V) ha de ser major a la tensió que hi haurà en el punt de màxima potència del string (30 x 42,62V = 1278,6V). 4.6.4. Strings en paral·lel El nombre de strings en paral·lel connectats a l’inversor, com és obvi, seran tots els necessaris per arribar al total de 3.300 panells solars. És a dir, un total de 110 strings. Es verifica que el corrent que sumen els strings en paral·lel, multiplicant el corrent a potència màxima del panell pel nombre de strings (13,45A x 110 = 1479,5A), és menor al corrent màxim que pot suportar l’inversor (1.870A). 4.7. Emmagatzematge d’energia 4.7.1. Estudi d’energia emmagatzemable Per poder definir l’estructura d’emmagatzematge per aprofitar l’excedent de potència generada que supera els 0,5 MW, s’ha simulat l’energia que es generaria per cada dia pilot de cada mes aprofitant les dades d’irradiància utilitzades amb anterioritat. Amb els valors de la irradiància incident per metre quadrat en les plaques fotovoltaiques, la superfície útil de panells fotovoltaics que s’instal·laran i l’eficiència de la planta fotovoltaica, tant com si s’emmagatzema en les bateries o no, es pot calcular la potència generada en tot moment. En cas de que la potència superés els 500 kW, s’ha calculat l’energia generada que hauria d’emmagatzemar-se. Memoria 64 En la Gràfica 4.3 s’observa la potència que se subministraria a xarxa per hora de cada mes si no hi hagués la limitació de 0,5 MW. Tota potència superior a la línia discontínua que representa els 500 kW ha de ser emmagatzemada en el grup de bateries. Gràfica 4.3. Potència final generada per la planta fotovoltaica (Elaboració pròpia). En la Taula 4.7.1 es pot observar l’energia total excedent per dia que es pot entregar a xarxa mitjançant el sistema d’emmagatzematge. És evident, tant per la Gràfica 4.3 com per la Taula 4.7.1, la gran diferència entre els mesos d’hivern i els d’estiu, fet que complica la dimensió del grup de bateries per la diferència entre no necessitar emmagatzematge elèctric i haver d’emmagatzemar la mateixa quantitat d’energia que se subministra directament a xarxa. Taula 4.7.1. Energia diària final excedent. Mes kWh/dia Gener 0,00 Febrer 478,41 Març 1743,09 Abril 2812,78 Maig 3669,54 Juny 4531,42 Juliol 4819,66 Agost 3844,67 0,00 200,00 400,00 600,00 800,00 1000,00 1200,00 kW Potència final de la planta FV Gener Febrer Març Abril Maig Juny Juliol Agost Set. Oct. Nov. Des. 500 kW Menorca cap a la transició energètica. Suport a l’Estratègia Menorca 2030 65 Setembre 1877,92 Octubre 754,26 Novembre 0,00 Desembre 0,00 (Elaboració pròpia). Per poder determinar quina ha de ser la capacitat total del grup de bateries, s’ha vist necessari poder emmagatzemar els 4.820 kWh diaris aproximats durant el mes de juliol per les més de 9 hores de subministrament a xarxa al dia que signifiquen. 4.7.2. Bateria S’ha fet un estudi de mercat de les bateries disponibles i s’ha triat finalment el sistema d’emmagatzematge d’energia en bateries MC Cube ESS de 5.365 kWh de capacitat (Taula 4.7.2). Taula 4.7.2. Informació general de la bateria MC Cube ESS MC10C-B5365-E/U-R4M01. MC Cube ESS MC10C-B5365-E/U-R4M01 Valors Part DC Tipus de cel·la LFP Tipus de string 1P416S Configuració del sistema 10 x 1P416S Capacitat de la bateria 5.365 kWh Energia usable DC (BOL)@FAT 5.099 kWh Energia usable DC (BOL)@SAT 4.946 kWh Rang de tensió 1.081,6 - 1.497,6 V Potència nominal 1.236 kW Paràmetres generals Dimensions 6,06 x 2,44 x 2,90 m Pes 41.035 kg Protocols de comunicació Modbus TCP/IP Ràtio IP IP55 (Elaboració pròpia a partir d’especificacions de BYD [55]). El grup de bateries està format per 10 strings de 416 cel·les en sèrie cada una, sumant un total de 4.160. Les cel·les utilitzen fosfat de ferro i liti (FePo4) com material del càtode, combinat amb ions de liti pel procés de càrrega i descàrrega. Un material car comparat amb altres bateries com la de plom-àcid o altres tecnologies d’ió-liti, però amb una eficiència (aproximadament 95%, no s’especifica a la fitxa tècnica) i una vida útil (entre 3.000 i 5.000 cicles) que contraresten la diferència de preus. Memoria 66 La capacitat total de la bateria és de 5.365 kWh. S’ha escollit aquest valor per respectar la profunditat de descàrrega de la bateria i preservar la seva vida útil. En un dia del mes de Juliol la capacitat de descàrrega serà del 89,8%, calculada dividint els 4.819,66 kWh necessitats entre la capacitat total de la bateria. És un valor alt, però s’ha de tenir en compte que aquestes descàrregues només es duran a terme en un dels dotze mesos de l’any i, a més, a la fitxa tècnica es detalla que l’energia usable de la bateria a l’inici de la seva vida i fent l’estudi en una planta fotovoltaica és de 4.946 kWh. Respecte al rang de tensió de la bateria, aquest supera la tensió més gran del rang de tensió del convertidor DC-DC (1.300 V), però en cap moment es supera la tensió màxima que pot suportar (1.500 V). Sabent que els valors més alts de tensió s’assoleixen quan la bateria arriba als valors més alts de la seva capacitat, la bateria només funcionarà al seu límit els moments abans de la vesprada del mes de Juliol. Per tant, no es considera un risc dimensionar la instal·lació amb aquesta bateria. Recalcant que hi ha tres mesos seguits en què l’electricitat produïda no supera els 0,5 MW i dos mesos en què l’energia excedent no és suficient per subministrar 500 kWh, la bateria estarà inactiva durant tres mesos seguits i en poc ús durant dos mesos més. Per preservar la vida i rendiment de la bateria es mantindrà la càrrega de la bateria entre el 40% i el 60% de càrrega, reduint l’estrès químic en la bateria, i es configurarà el convertidor DC-DC per que no consumeixi energia de la bateria en el període d’inactivitat. A més, a través de SCADA es monitoritzarà l’estat de la bateria i s’activaran alertes de l’estat de càrrega i de la temperatura d’aquesta. 4.8. Convertidors d’energia Per escollir els convertidors d’energia necessaris per a la planta fotovoltaica, s’ha dubtat molt en quina és l’estructura ideal a seguir. El motiu és la limitació a 0,5 MW d’electricitat subministrada a xarxa mentre es té un camp fotovoltaic d’1,5 MWp. S’han considerat diverses solucions: - Opció 1: Dividir el camp fotovoltaic en dos, connectant 0,5 MWp a un inversor de 0,5 MW, encarregat de subministrar l’electricitat a xarxa passant pel transformador. El camp d’1 MWp connectar-lo directament al grup de bateries mitjançant un controlador de càrrega i el grup de bateries a l’inversor de 0,5 MW mitjançant un convertidor DC-DC. - Opció 2: Connectar el camp fotovoltaic a un inversor de 0,5 MW, que a la vegada té connectat un convertidor DC-DC capaç de subministrar 1 MW a les bateries i 0,5 MW a xarxa quan no es produeix energia. Es necessita una complexa plataforma de gestió energètica (EMS) perquè pugui funcionar correctament i no se sobrecarregui l’inversor. Menorca cap a la transició energètica. Suport a l’Estratègia Menorca 2030 67 - Opció 3: Connectar el camp fotovoltaic a un inversor capaç de suportar els 1,5 MW de potència màxima, i a la vegada connectar el convertidor DC-DC connectat al grup de bateries. Es limitaria la potència de sortida a partir del programa de control de l’inversor. - Opció 4: Connectar el camp fotovoltaic a diversos inversors i el grup de bateries a un altre inversor. Per subministrar energia a les bateries s’hauria de convertir l’electricitat de DC-ACDC. L’opció 1 es va desestimar perquè no se subministra a xarxa 0,5 MW excepte en els moments en què la irradiància és màxima, per part de la planta de 0,5 MWp. S’hauria d’instal·lar un gestor de control capaç de subministrar l’electricitat necessària en tot moment, sumant-li les pèrdues que comportaria per la connexió directa de l’altre camp solar al grup de bateries. L’opció 2 es desestima perquè també depèn d’un gran control del flux d’electricitat, tot i que aquí és més important pel perill que representa connectar 1,5 MWp directament a un inversor de 0,5 MW. Finalment, s’ha escollit l’opció 3 per la simplicitat del disseny i l’escalabilitat de la planta fotovoltaica, ja que s’està adaptant l’estructura de transport elèctric de l’illa de Menorca per poder arribar a connectar plantes fotovoltaiques com aquesta. Per tant, passats pocs anys podria llevar-se la limitació de 0,5 MW i l’inversor seria l’idoni pel dimensionament de la planta fotovoltaica. 4.8.1. Inversor solar L’inversor solar escollit per aquest dimensionament ha sigut l’INGECON SUN Power Serie B 1500VDC 1170TL B450 (Taula 4.8.1). Taula 4.8.1. Informació general de l’inversor INGECON SUN Power Serie B 1500VDC 1170TL B450. INGECON SUN Power Serie B 1500VDC 1170TL B450 Valors d'entrada (DC) Rang de P camp FV recomanat 1.157 - 1.520 kWp Rang de tensió MPP 645 - 1.300 V Tensió màxima 1.500 V Corrent màxim 1.870 A Nombre d'entrades amb porta-fusells Des de 6 fins a 15 Corrent màxim per entrada 40 - 350 A Valors de sortida Potència IP54 30℃ / 50℃ 1.169 / 1.052 kVA Corrent IP54 30℃ / 50℃ 1.500 / 1.350 A Tensió nominal 450 V Sistema IT Freqüència nominal 50 / 60 Hz Memoria 68 Prestacions Eficiència màxima 98,90% Euroeficiència 98,50% Consum stand-by 90 W Consum mitjà diari 2.000 W Dimensions i pes Dimensions 2,82 x 0,825 x 2,27 m Pes 1.710 kg (Elaboració pròpia a partir d’especificacions d’Ingeteam [45]). S’ha escollit aquest inversor per tres motius principals: - La potència màxima del camp de captació es troba dins el rang de potència recomanada per a aquest inversor, mentre la seva potència de sortida nominal és de 1.169 kVA. Es continua sobredimensionant la instal·lació havent de limitar la potència a 0,5 MW, però en vers de sobredimensionar-ho el triple, es sobredimensiona per un poc més del doble. És per aquest motiu que s’ha seleccionat l’opció 1170TL B450. - Haver escollit el model de 1.500 Vdc en vers del de 1.000 Vdc es deu al fet que així es permet formar strings de 30 panells, reduint la quantitat de cablejat necessària i facilitant la connexió entre panells per la distribució dels seguidors, on si el string no fos de 30 panells, s’haurien de connectar en sèrie panells de seguidors diferents. A més, es redueixen les pèrdues al cablejat perquè flueix menys electricitat per aquest i es permet usar una secció menor del cable. - És compatible amb el convertidor DC-DC perquè els dos pertanyen a INGECON SUN. 4.8.2. Convertidor DC-DC El convertidor DC-DC escollit ha sigut l’INGECON SUN STORAGE Power DC-DC Serie 1.500 Vdc (Taula 4.8.2). El motiu principal és que està dissenyat per operar en combinació amb l’inversor INGECON SUN Power Serie B (Taula 4.8.1). Menorca cap a la transició energètica. Suport a l’Estratègia Menorca 2030 69 Figura 4.8.1. Esquema de connexió de components INGECON (Font:Ingeteam [47]). Els avantatges de fer l’acoblament en DC en vers d’en CA són 3: - No cal realitzar un estudi d’interconnexió. - Es recaptura l’excés d’energia solar respecte als 0,5 MW limitats de sortida de l’inversor, aprofitant el sobredimensionat del camp solar. - En poder funcionar amb rangs de tensió baixos, l’inversor pot començar a funcionar abans. Taula 4.8.2. Informació general del convertidor DC-DC INGECON SUN STORAGE Power DC-DC Serie 1500VDC 1700TL B450. INGECON SUN STORAGE Power DC-DC Serie 1.500 Vdc Valors d'entrada Bateries DC Rang de tensió 600 - 1.300 V Tensió màxima 1.500 V Corrent màxim 1.700 A Nombre d'entrades 6 Valors de sortida DC Potència màxima 1.700 kW Rang de tensió MPPT 600 - 1.300 V Tensió màxima 1.500 V Corrent màxim 1.700 A Prestacions Eficiència màxima 99% Euroeficiència 98,50% Consum stand-by 90 W Consum mitjà diari 2.000 W Dimensions i pes Dimensions 2,82 x 0,825 x 2,27 m Memoria 70 Pes 1.710 kg (Elaboració pròpia a partir d’especificacions d’Ingeteam [47]). 4.8.3. Transformador La planta solar fotovoltaica, per poder subministrar la potència generada pels panells, es connectarà al punt de connexió de mitja tensió descrit anteriorment. Per poder dur a terme aquest enllaç, s’ha d’elevar la tensió nominal de sortida de l’inversor, de 450 V (Taula 4.8.1), fins a 15.000 V, podent abocar així la potència a xarxa. En el mercat no s’han trobat transformadors on la tensió de baixa tensió fos de 450V, pel que s’ha optat pel transformador trifàsic TRIHAL 630 kVA 15 kV/420 V 24 kV IP00 TIER2, de Schneider Electric (Taula 4.8.3). Taula 4.8.3. Informació general del transformador TRIHAL 630kVA 15 kV/420 V 24 kV IP00 TIER2. TRIHAL 630kVA 15 kV/420 V 24 kV IP00 TIER2 Tipus de transformador Transformador sec CA 3 fases Tipus d'instal·lació Interior Potència nominal 630 kVA Freqüència 59 Hz Tensió nominal primària 15 kV Tensió nominal secundària 420 V Tensió d'aïllament de circuit primari 24 kV CA Tensió d'aïllament de circuit secundari 1,1 kV CA Dimensions 1,45 x 0,83 x 1,77 m Pes 1820 kg Pèrdues (120℃) 8 kW (Elaboració pròpia a partir d’especificacions de Schneider Electric [50]). El transformador, en haver d’estar resguardat en l’interior d’un edifici, s’instal·larà en un edifici prefabricat juntament amb els altres components del centre de maniobra i mesura i amb el centre de control. Només se subministraran 500 kW a xarxa com a màxim. Per tant, per determinar la potència nominal necessària del transformador, s’ha considerat un factor de potència del 0,8, a falta d’especificacions en la fitxa tècnica de Schneider Electric [50]. Aquest factor de potència és la relació entre la potència activa i la potència aparent, i dividint la potència activa que necessitem per aquest factor, s’obté una potència aparent de 625 kVA. El model de transformador amb la potència nominal més propera a aquest valor és el triat, amb 630 kVA. Menorca cap a la transició energètica. Suport a l’Estratègia Menorca 2030 77 4.10.5. Serveis auxiliars Al mateix quadre general de baixa tensió es trobaran totes les connexions dels serveis auxiliars com són: - Il·luminació de la planta fotovoltaica i dels edificis. - Sistema de monitorització i control de planta: sistema SCADA, controlador de planta, estació meteorològica i altres components per poder fer funcionar el sistema. - Seguidors solars. - Preses auxiliars. Tant el sistema de monitorització i control de planta i el sistema de seguidors solars tindran SAI de protecció cadascun per poder fer seguir funcionant en cas de que no hi hagi corrent elèctric. 4.10.6. Connexió entre transformador i punt de connexió a MT Sabent que el punt de connexió es troba a 478 m del transformador i que la tensió del punt de connexió és de 15 kV, s’ha escollit el cablejat AL VOLTALENE H - AL RHZ1-OL [60] de 150 mm2, normalitzat per Endesa. Aquest s’haurà d’instal·lar sota terra per la vorera del camí de Trepuconet fins arribar al punt de connexió. 4.10.7. Presa a terra De l’estructura dels panells i de les carcasses de l’inversor, del convertidor DC-DC i de la bateria ha de fer-se presa a terra per aconseguir una resistència de terra tal que qualsevol massa no pugui donar lloc a tensions de contacte superiors a 24 V. Hi haurà 3 terres en total en la planta fotovoltaica: - Una terra on s’uniran les masses metàl·liques dels elements del camp de captació (panells fotovoltaics i string boxes). Consistirà d’un anyell únic de cablejat de coure al voltant del camp fotovoltaic. - Una terra sota la caseta prefabricada. En aquest cas la resistència ha de ser superior a la primera descrita, havent d’instal·lar un cablejat de coure pel perímetre de la caseta i s’incorporaran 8 piques de coure repartides pel cablejat. A aquesta terra es connectaran tots els elements del transformador, els convertidors d’energia i la bateria. - Una terra on s’uniran tots els components dels serveis auxiliars. Ha d’estar a més de 15 metros de la terra sota la caseta prefabricada i pot tenir la mateixa configuració. Memoria 78 4.11. Obra civil L’obra civil que s’ha de dur a terme per posar a punt la parcel·la i instal·lar tots els components i estructures que formen part de la planta fotovoltaica es detalla en aquest apartat. 4.11.1. Condicionament del terreny i tancament perimetral Per adaptar el terreny d’Es Camp Gran, els treballs de condicionament es limiten a la desbrossa i neteja superficial de l’herba per poder marcar els punts on es clavaran les estructures dels mòduls fotovoltaics, a la retirada dels arbusts i al trasllat de les pedres que puguin dificultar la instal·lació de la planta, movent-les als llindars de la parcel·la o utilitzant-les per augmentar l’altura del mur. Qualsevol element de patrimoni cultural que pugui trobar-se a la parcel·la es mantindrà i restaurarà, sent el cas de la paret, que a part de restaurar-la tot i el seu bon estat, s’aixecarà aproximadament 1 m per augmentar la seguretat i minimitzar l’impacte visual dels mòduls fotovoltaics, evitant l’ús de tancaments metàl·lics, que xocarien amb el paisatge rural de la zona, o talussos, on s’hauria de mobilitzar terra i per tant modificar la uniformitat del sòl. Per reduir més l’impacte visual de la planta, s’afegiran arbres i vegetació al llindar que dona al camí de Trepuconet (Figura 4.2.7) per crear una barrera vegetal, i per accedir a la parcel·la amb vehicle. Es posarà una barrera a l’accés pel camí de Trepuconet que es troba més a l’est, i es deixaran 3 m de marge amb la paret seca en tot el perímetre del terreny per poder apropar un vehicle a qualsevol zona per qualsevol emergència o manteniment. 4.11.2. Ancoratge i muntatge de les estructures fotovoltaiques Per dur a terme el muntatge del camp de captació s’ha de fer el marcatge topogràfic, el clavat dels pilars de l’estructura, el muntatge de l’estructura i el muntatge dels panells sobre l’estructura en sí. El marcatge topogràfic exacte d’on van els pilars de l’estructura serà senyalat per un equip topogràfic mitjançant piquetes metàl·liques. A l’haver marcat on van les fixacions de l’estructura i saber que el sòl és principalment marès i que es troba a un pam de profunditat de la superfície, es foradaran els punts marcats prèviament per poder cargolar els suports de l’estructura. A continuació, només faltaria fixar l’estructura i muntar els panells sobre aquesta. Menorca cap a la transició energètica. Suport a l’Estratègia Menorca 2030 79 4.11.3. Canalitzacions Per preservar el sòl rústic i, en el moment en que es decideixi desmuntar la planta fotovoltaica, no quedin traces de l’existència del parc, per les canalitzacions entre els diversos components de la planta s’utilitzaran safates no metàl·liques amb tapa. Aquestes safates estaran elevades un pam del sòl mitjançant punts de suport de formigó per cada metro de canal que a la vegada anivellaran la connexió. D’aquesta manera s’evita l’excavació de canals en el marès. 4.11.4. Caseta prefabricada La instal·lació d’una caseta prefabricada per poder posar a cobert tots els components que no poden trobar-se a intempèrie. Es tracta principalment del transformador, els components de protecció i el quadre general de baixa tensió, i de tot el sistema de monitorització i control de planta. La caseta disposarà d’un sistema de ventilació per poder-hi controlar la temperatura ambient i que no s’arribin a temperatures perilloses pel funcionament òptim dels components. La caseta prefabricada triada és la PFU-5 gama basic d’Ormazabal [61]. Les seves dimensions són de 6,08 x 2,38 x 3,05 m, i es posaran fonaments de formigó per poder instal·lar-la a sobre. 4.11.5. Inversor, convertidor DC-DC i bateria L’inversor, el convertidor DC-DC i la bateria estan pensats per poder estar instal·lats a la intempèrie. Per tant, s’instal·laran a més de 5 metros de distància amb la caseta prefabricada i amb 3 metros de distància entre sí. Es posaran fonaments de formigó en tota aquesta àrea per poder instal·lar els components a sobre. 4.11.6. Línia elèctrica d’evacuació Per poder connectar el transformador amb el punt de connexió de Biniatap, els cables s’allotjaran entubats a les rases del voral dret del camí de Trepuconet, 478 m cap a l’est. 4.11.7. Xarxa d’aigua Aprofitant la planta de subministrament d’aigua contigua a la parcel·la, s’instal·larà una canalització de reg per degoteig temporal per subministrar d’aigua els arbres sembrats per fer de barrera visual, fins que aquests hagin arrelat correctament. Després d’això, es retirarà la canalització. Memoria 80 Es considera innecessari el consum d’aigua que comportaria el subministrament de reg per netejar els mòduls, però, si es percep que les pèrdues per brutícia són considerables, es plantejarà la neteja dels panells. 4.11.8. Desmantellament Quan la planta fotovoltaica arribi al final de la seva vida útil, es duran a terme les accions següents: - Desmuntar i retirar els mòduls fotovoltaics i els seguidors. - Retirar tot el cablejat i els elements de connexió existents. - Retirar l’inversor solar, el convertidor DC-DC i la bateria. - Retirar la caseta prefabricada i tots els components instal·lats dins d’aquesta. - Demolir els fonaments de la caseta i inversor, convertidor DC-DC i bateria. - Dur a terme la reposició de terra. - Llaurar les terres afectades. - Dur els panells fotovoltaics i la bateria a un centre de tractament i reciclatge. - Dur els seguidors solars a una planta de reciclatge de productes metàl·lics. - Reutilitzar o reciclar la resta de components. 4.12. Estudi legal Per poder dur a terme la instal·lació de la planta fotovoltaica, s’ha de verificar que el terreny en sí i la instal·lació compleixin tota la normativa vigent en cas de posar en marxa la instal·lació i funcionament de la planta. A l’apartat 4.2 ja s’ha assenyalat que el terreny es troba en: - Sòl Rústic Comú: Àrea d’Interès Agrari. - Àrea de Protecció Territorial (franja de 18 m adjacent al camí de Trepuconet). - Zona de desenvolupament prioritari d’energia solar: zona d’aptitud mitjana. - Zona de protecció de risc de contaminació d’aqüífers. Primer de tot, s’ha estudiat la revisió del Pla Territorial Insular [20] aprovada el 23 de maig de 2023 i publicada en el BOIB nombre 086 del 24 de juny de 2023. A l’apartat 4.c.i de l’article 15 exclou les àrees de protecció territorial per la localització d’instal·lacions d’energia solar. Per tant, s’ha de respectar la franja de 18 m adjacent al camí de Trepuconet i no instal·lar res en aquella àrea. Menorca cap a la transició energètica. Suport a l’Estratègia Menorca 2030 81 A l’apartat 4.c.i de l’article 15 es detalla que les zones de desenvolupament prioritari d’energia solar només es poden ubicar en sòls urbans i urbanitzables i en la categoria de sòl rústic Àrea d’Interès Agrari, entre altres, i que l’anàlisi d’alternatives ha de prioritzar la ubicació en sòl urbà o urbanitzable (l’anàlisi d’alternatives s’ha realitzat amb anterioritat en estudis anteriors). A l’apartat 3.a de l’article 16 es declara que les instal·lacions ubicades en zones de desenvolupament prioritari no estaran subjectes a la declaració d’interès general en sòl rústic. A continuació, s’ha estudiat el Decret Legislatiu 1/2020 [63], de 28 d’agost, pel que s’aprova el Text Refós de la Llei d’avaluació ambiental de les Illes Balears. A l’apartat 2.b de l’article 13 es declara que els projectes que figurin en l’annex 2 d’aquesta llei seran objectes d’avaluació d’impacte ambiental simplificada. I a l’annex 2, grup 2 (energia), punt 6 s’inclouen les instal·lacions amb una ocupació total de més de 2 Ha situades en sòl rústic. En aquest cas, la instal·lació no arriba a ocupar 20.000 m2. Això comporta que no estigui subjecta a l’avaluació d’impacte ambiental. En no estar subjecta a l’avaluació d’impacte ambiental, tampoc ho està de la Llei 7/2013 [64] de règim jurídic d’instal·lació, accés i exercici d’activitats en les Illes Balears, segons dicta l’apartat 2.e de l’article 2. Finalment, a la Llei 10/2019, de 22 de febrer, de canvi climàtic i transició energètica [65] es modifica el Pla Director Sectorial Energètic de les Illes Balears a la disposició final tercera, declarant com instal·lacions de tipus C aquelles amb una ocupació territorial inferior o igual a 10 ha, sent el cas. La instal·lació, per tant, es considera una activitat de baix impacte o de baix risc ambiental. Com a conclusió, no cal dur a terme una avaluació d’impacte ambiental, però sí que s’ha de realitzar un anàlisi d’alternatives possibles. Memoria 82 5. Anàlisi de sostenibilitat 5.1. Impacte ambiental 5.1.1. Anàlisi mediambiental de la planta fotovoltaica “Son Trepuconet” L’anàlisi mediambiental de la planta fotovoltaica es realitza estudiant l’impacte directe ambiental en la parcel·la d’Es Camp Gran i els avantatges que suposaria instal·lar una planta d’aquestes dimensions en el municipi d’Es Castell Els avantatges ambientals d’instal·lar la planta fotovoltaica “Son Trepuconet” són els següents: - Substitució de l’energia elèctrica produïda per la central termoelèctrica de cicle convencional de Maó, que utilitza fueloil i gasoil amb pèrdues del 60%, per energia solar fotovoltaica. - Reducció de la generació de residus i emissions contaminants. - Reducció dels recursos fòssils que s’han d’extreure i transportar fins Menorca - Gran producció d’electricitat a l’estiu, on la demanda elèctrica és la major de l’any deguda al turisme. - Descentralització de les fonts d’energia (central termoelèctrica i importació de Mallorca) i apropament de l’electricitat produïda als centres de consum. - Consum territorial i impacte paisatgístic. - Possibilitat de la ramaderia en el mateix camp fotovoltaic. - Desmantellament i reciclatge. A més, permet apropar el municipi d’Es Castell i l’illa de Menorca al compliment dels objectius de plans i projectes, relacionats amb la sostenibilitat ambiental, als que pertanyen: - Ajuda a l’assoliment de totes les metes definides per la iniciativa “Clean Energy for EU Islands”. - Segueix les metes definides per l’Objectiu de Desenvolupament Sostenible d’energia assequible i no contaminat, augmentant el percentatge d’energia renovable i millorant l’eficiència energètica - S’impulsa la sostenibilitat a escala local, reduint la importació d’electricitat per part de l’illa de Mallorca, un dels objectius al considerar-se reserva de la biosfera. - Al seguir la normativa del Pla Territorial Insular, que fomenta la instal·lació de plantes solars fotovoltaiques tenint en compte la conservació de terrenys agrícoles i ramaders, s’impulsa la reducció d’emissions d’efecte hivernacle preservant el sòl. - Suporta l’assoliment del decàleg de l’Agenda Urbana de Menorca, fent un ús racional del sòl i prevenint i reduint els efectes del canvi climàtic. Menorca cap a la transició energètica. Suport a l’Estratègia Menorca 2030 83 - Forma part directament d’un dels projectes a estudi de l’Estratègia Menorca 2030, reduint en un 0,22% el consum d’energia final a l’illa. S’ha obtingut dividint l’energia produïda per la planta fotovoltaica pel consum de l’illa (1.219.269,3 MWh) [65]. A més, ajuda a assolir els requeriments de 190 MWp d’energia fotovoltaica en terra i de 400 MWh d’emmagatzematge elèctric. Finalment, la producció de CO2 que s’evitaria instal·lant la planta solar s’ha calculat utilitzant el valor de la intensitat de carboni produït per quilo watt hora consumit, subministrat per Electricity Maps [66]. Sabent que es produeixen 924 g CO2/kWhe a l’illa de Menorca i que es generarien anualment 2.646.697 kWh, s’evitaria l’emissió de 2.445,55 tones de CO2 a l’any. 5.1.2. Anàlisi mediambiental del Treball de Fi de Grau La realització del treball de fi de grau ha suposat un impacte ambiental a causa del consum energètic que s’ha dut a terme durant la realització d’aquest. Per l’aproximació dels càlculs de la petjada de carboni que ha suposat el treball, s’ha considerat el consum d’electricitat per part de l’ordenador i de la il·luminació durant les 600 hores de la realització del treball (24 ETCS) i el consum energètic realitzat pel desplaçament al Consorci de Residus i Energia de Menorca. Respecte al consum de l’ordenador, s’ha considerat un consum de 200W, que durant 600 hores de feina, representen 120 kWh. En el cas de l’electricitat, s’han utilitzat 2 llums LED de 5 W durant 400 hores (la majoria del treball s’ha realitzat de dia), sumant un total de 4 kWh. El trasllat en motocicleta de 18 km s’ha considerat l’emissió de 65 g CO₂/km, sumant un total de 1,17 kg. Els 124 kWh s’han convertit en emissions de CO₂ com a l’apartat anterior, sabent que a l’illa de Menorca es produeixen 924 g CO2/kWhe, sumant un total de 114,58 kg de CO2. Finalment, s’ha calculat que la realització d’aquest treball ha comportat l’emissió de 115,75 kg de CO2, un valor residual devora els 462 kg que s’estalviarien durant una hora de generació d’energia de la planta fotovoltaica. Memoria 84 5.2. Impacte econòmic 5.2.1. Anàlisi econòmic de la planta fotovoltaica “Son Trepuconet” Per poder analitzar econòmicament la instal·lació de la planta fotovoltaica s’ha de fer un estudi de la inversió que es necessita per poder posar en marxa la planta i dels ingressos econòmics que s’obtindrien anualment segons el preu de venta de l’electricitat i la quantitat d’energia subministrada anualment. 5.2.1.1. Energia fotovoltaica venuda a xarxa Amb anterioritat, a l’apartat 4.7.1, s’ha estudiat quanta electricitat es podia emmagatzemar a la bateria a causa de la limitació de potència de 500 kW a xarxa. Continuant aquests càlculs, es pot simular quanta energia elèctrica i en quines hores es pot subministrar aquesta electricitat. Per poder fer una aproximació del preu de l’energia per hora i mes s’ha accedit a la plataforma d’Esios Red Eléctrica [62], on es troben tots els valors històrics del preu de venta mig per hora de l’electricitat subministrada a les Illes Balears, en €/MWh. S’ha descarregat un fitxer amb els valors des de l’1 de gener del 2023 fins al 21 de desembre del 2024 i s’ha adaptat l’hora i dia subministrada a l’hora UTC, tenint en compte que els mesos d’estiu l’hora és UTC+2 i els mesos d’hivern l’hora és UTC+1. S’ha canviat a aquest format per poder adaptar l’hora als valors d’irradiància, que estan calculats en l’hora UTC. En tenir el fitxer modificat i adaptat per poder manipular les dades, s’ha calculat la mitjana del preu per hora i dia exacte de l’any, i pròximament, s’ha calculat la mitjana per hora i mes de l’any, obtenint la Taula 4.12.1. Taula 4.12.1. Aproximació del preu de l’energia per mes i hora del dia (€/MWh). Gener Febrer Març Abril Maig Juny Juliol Agost Set. Oct. Nov. Des. 0:00 64,15 72,32 52,64 45,04 49,39 64,99 70,47 80,80 75,07 70,68 76,26 77,04 1:00 60,08 68,13 50,49 43,71 48,01 62,76 67,72 77,63 72,63 68,54 72,80 72,38 2:00 58,05 65,97 48,63 43,33 47,60 61,91 66,26 75,84 71,42 67,75 70,87 69,71 3:00 57,47 65,52 48,62 45,22 49,36 63,41 66,87 76,40 73,17 69,94 70,44 69,22 4:00 59,72 68,34 51,45 51,07 55,20 68,98 70,75 80,90 80,39 77,96 73,60 71,76 5:00 68,58 78,94 59,60 58,94 63,36 78,38 78,03 87,49 90,09 89,96 84,07 82,05 6:00 82,02 94,71 69,19 65,05 70,21 87,12 87,00 97,32 99,44 99,03 98,42 96,75 7:00 90,78 104,23 74,95 66,80 73,01 92,09 93,26 105,41 106,86 105,32 106,78 105,24 8:00 94,67 107,08 75,65 66,01 73,17 93,85 96,30 109,33 109,27 107,29 109,63 109,14 9:00 94,40 106,22 74,83 64,70 71,87 92,95 96,63 109,75 108,05 105,77 108,98 108,59 10:00 92,02 103,57 73,23 64,18 71,53 93,44 97,39 110,98 108,37 104,96 107,55 106,14 11:00 90,90 102,71 72,68 64,45 71,12 93,93 98,57 112,61 109,23 104,74 106,91 104,97 12:00 91,20 102,54 72,17 62,22 69,51 92,76 97,91 112,39 107,67 102,88 107,38 105,71 13:00 90,39 100,54 70,36 59,22 66,70 90,09 96,08 109,94 104,96 100,65 106,39 105,33 Menorca cap a la transició energètica. Suport a l’Estratègia Menorca 2030 85 14:00 89,73 98,75 68,71 58,78 65,58 89,64 96,10 110,07 104,49 101,15 105,32 105,36 15:00 91,67 99,52 69,27 60,01 67,54 92,29 98,90 113,11 108,12 105,98 107,68 109,02 16:00 97,46 103,67 72,39 62,94 71,61 97,53 103,73 117,81 113,85 111,99 114,43 116,80 17:00 106,49 113,91 79,07 69,14 76,50 101,55 107,13 121,90 118,54 119,26 122,81 124,60 18:00 111,58 124,19 89,59 76,45 80,70 103,05 107,61 123,35 122,92 122,15 126,86 128,52 19:00 113,40 127,91 92,74 77,03 81,58 102,59 106,54 123,13 117,69 114,06 126,00 130,02 20:00 107,78 121,71 86,92 67,98 72,88 94,02 99,97 113,42 104,12 100,34 118,52 124,14 21:00 94,85 107,08 75,52 58,81 64,09 84,31 90,95 103,35 93,58 89,25 104,46 110,54 22:00 82,31 92,49 65,37 52,53 56,17 75,03 82,43 93,69 84,57 79,12 92,76 96,30 23:00 72,60 79,22 56,19 48,11 51,79 69,15 75,83 86,19 78,76 73,10 84,27 83,13 (Elaboració pròpia a partir de dades d’Esios Red Eléctrica [62]). Si s’observa aquesta taula es visualitza perfectament que el preu a la que es ven l’electricitat coincideix perfectament amb la Taula 4.3.2 (si es modifica a horari UTC), on es mostra el tipus de període al que pertany cada hora de cada mes, tenint P1 el preu més car i P6 el preu més barat. Igualment, el període horari de les 18:00 a les 22:00 (hora espanyola) té preus més alts comparats amb els del període de les 10:00 a les 16:00 (hora espanyola), quan els dos rangs horaris pertanyen al mateix període, el més car del dia. El punt positiu d’aquesta distribució dels preus és que a les hores on no es produeix energia fotovoltaica, el preu és el més barat, i a les hores on es genera electricitat el preu és mes gran que la mitjana, tot i que en els mesos d’hivern i alguns de primavera no es podrà vendre electricitat quan el preu és més car per falta d’electricitat emmagatzemada i perquè en aquelles hores ja no hi ha irradiància. A la Taula 4.12.2 es mostra el preu mitjà del MWh per mes. En aquest mes no coincideix amb els preus de la Taula 4.3.2 perquè juny i juliol tenen un preu mig quan haurien de tenir els preus més cars juntament amb agost i setembre, que en aquest cas sí que el tenen. Passa el mateix amb novembre i desembre, que haurien de tenir preus més baixos i tenen els preus més cars per darrere d’agost, un gran punt en contra, perquè en aquests mesos de final d’any no s’emmagatzema electricitat en la bateria en cap moment. Taula 4.12.2. Preu mitjà de l’energia per mes (€/MWh). €/MWh Gener 85,93 Febrer 96,22 Març 68,76 Abril 59,65 Maig 65,35 Juny 85,24 Juliol 89,68 Agost 102,20 Set. 98,47 Memoria 86 Oct. 95,49 Nov. 100,13 Des. 100,52 Mitjana 87,31 (Elaboració pròpia a partir de dades d’Esios Red Eléctrica [62]). Tenint aquests valors, ja es poden aproximar els ingressos per dia del mes que s’obtindrien amb la planta fotovoltaica. A les Gràfica 5.1 i Gràfica 5.2 s’ha estudiat la generació d’energia elèctrica i els beneficis obtinguts per la seva venta en cas de no utilitzar sistema d’emmagatzematge. Es pot observar la importància de la diferència de preu per mes, ja que tot i que és el tercer més que genera més energia, agost acaba sent el mes que més beneficis produeix. Gràfica 5.1. Potència subministrada a xarxa sense emmagatzemar en bateria (Elaboració pròpia). 0,00 100,00 200,00 300,00 400,00 500,00 600,00 0:00:00 1:00:00 2:00:00 3:00:00 4:00:00 5:00:00 6:00:00 7:00:00 8:00:00 9:00:00 10:00:00 11:00:00 12:00:00 13:00:00 14:00:00 15:00:00 16:00:00 17:00:00 18:00:00 19:00:00 20:00:00 21:00:00 22:00:00 23:00:00 kWh Potència subministrada sense grup de bateries Gener Febrer Març Abril Maig Juny Juliol Agost Set. Oct. Nov. Des. Menorca cap a la transició energètica. Suport a l’Estratègia Menorca 2030 93 7.1 ut Extintor portàtil de pols químic ABC 1 44,59 € 44,59 € 7.2 ut Carro d'extintor de neu carbònica CO2 amb dues bombones de 10 kg 1 778,00 € 778,00 € 7.3 ut Placa de senyalització 5 11,10 € 55,50 € TOTAL CAPÍTOL 7 878,09 € 8. INSTAL·LACIÓ DE VIGILÀNCIA 8.1 ut Sistema de vigilància perimetral de la planta fotovoltaica 1 35.000,00 € 35.000,00 € TOTAL CAPÍTOL 8 35.000,00 € 9. JARDINERIA 9.1 ut Arbust de 0,4 a 0,6m per barrera visual 30 17,50 € 525,00 € 9.2 m2 Desbrossament, neteja i poda del terreny 300 0,25 € 75,00 € TOTAL CAPÍTOL 9 600,00 € 10. ESTUDI GEOTÈCNIC 10.1 ut Estudi geotècnic del terreny 1 1.340,00 € 1.340,00 € TOTAL CAPÍTOL 10 1.340,00 € 11. SEGURETAT I SALUT 11.1 ut Partida destinada a mitjans de protecció i seguretat i salut pel compliment de normativa 1 3.000,00 € 3.000,00 € TOTAL CAPÍTOL 11 3.000,00 € 12. GESTIÓ DE RESIDUS 12.1 ut Transport de residus generats durant la instal·lació 1 1.100,00 € 1.100,00 € TOTAL CAPÍTOL 12 1.100,00 € 13. PROJECTE I DIRECCIÓ FACULTATIVA 13.1 ut Estudi de projecte de la planta fotovoltaica i seguiment 1 35.000,00 € 35.000,00 € TOTAL CAPÍTOL 13 35.000,00 € (Elaboració pròpia a partir d’especificacions dels proveïdors [31] [44] [45] [47] [48] [50 [52] [53] [54] [57] [58] [59] [60] [61]). Taula 4.12.8. Resum del pressupost de la planta fotovoltaica. CAPÍTOL DESCRIPCIÓ IMPORT € 1 OBRA CIVIL 46.830,00 € 2 INSTAL·LACIÓ FOTOVOLTAICA 791.791,00 € 3 INSTAL·LACIÓ DE SISTEMA D'EMMAGATZEMATGE 379.432,00 € 4 SISTEMA DE MONITORITZACIÓ I CONTROL DE PLANTA 29.750,00 € 5 INSTAL·LACIÓ ELÈCTRICA AC 89.040,00 € 6 INSTAL·LACIÓ DE MITJA TENSIÓ 167.889,68 € 7 INSTAL·LACIÓ CONTRA INCENDIS 878,09 € Memoria 94 8 INSTAL·LACIÓ DE VIGILÀNCIA 35.000,00 € 9 JARDINERIA 600,00 € 10 ESTUDI GEOTÈCNIC 1.340,00 € 11 SEGURETAT I SALUT 3.000,00 € 12 GESTIÓ DE RESIDUS 1.100,00 € 13 PROJECTE I DIRECCIÓ FACULTATIVA 35.000,00 € TOTAL EXECUCIÓ MATERIAL 1.581.650,77 € Despeses generals - 13% 205.614,60 € Benefici industrial - 6% 94.899,05 € SUBTOTAL 1.882.164,42 € IVA - 21% 395.254,53 € TOTAL PRESSUPOST CONTRACTA 2.277.418,94 € (Elaboració pròpia a partir d’especificacions dels proveïdors [31] [44] [45] [47] [48] [50 [52] [53] [54] [57] [58] [59] [60] [61]). 5.2.1.3. Comparació d’inversió i beneficis La Gràfica 5.5 mostra els ingressos que s’acumularien per vendre electricitat de la instal·lació a la xarxa elèctrica. Es pot observar que, acabat l‘any 10 de la planta fotovoltaica, els ingressos restants seran beneficis. Gràfica 5.5. Beneficis acumulats durant 25 anys per part de la planta fotovoltaica (Elaboració pròpia). En cas de no instal·lar un sistema de bateries i igualment sobredimensionar la instal·lació (Gràfica 5.6), es troba una projecció molt semblant a la de la Gràfica 5.5, on a l’any 10 ja es pot retornar la inversió. Igualment, els beneficis obtinguts a 25 anys vista són aproximadament 700.000 € més si s’utilitza la bateria, encara que els riscs són majors en dependre del rendiment de les cel·les de ió-liti. €- €1.000.000,00 €2.000.000,00 €3.000.000,00 €4.000.000,00 €5.000.000,00 €6.000.000,00 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 Ingressos acumulats durant 25 anys Menorca cap a la transició energètica. Suport a l’Estratègia Menorca 2030 95 Gràfica 5.6. Beneficis acumulats durant 25 anys per part de la planta fotovoltaica sense sistema d’emmagatzematge (Elaboració pròpia). 5.2.2. Anàlisi econòmic del desenvolupament del Treball de Fi de Grau Per poder analitzar l’impacte econòmic que ha suposat realitzar aquest treball, es desglossen els costs en el pressupost de la Taula 4.12.9. S’ha considerat que el sou d’un enginyer de l’energia acabat de graduar és aproximadament de 20 euros per hora treballada. Respecte a les hores de treball d’aquest projecte, s’han obtingut a partir del valor genèric que dona la universitat al Projecte Final de Grau. En aquest cas, els 24 ECTS equivalen a un total de 600 hores per l’equivalència de 25 hores per crèdit ECTS. S’han considerat també els equips informàtics utilitzats durant la realització del treball i el trasllat en transport privat al Consorci de Residus i Energia de Menorca per poder dur a terme una reunió amb enginyers responsables del projecte Estratègia Menorca 2030, Rafael Muñoz i Xavi Camps. Taula 4.12.9. Pressupost del TFG. Ut. Descripció Quantitat Preu Import ut Equips informàtics 1/6 1.100,00 € 183,33 € h Planificació 8 20,00 € 160,00 € h Treball de recerca 40 20,00 € 800,00 € h Contacte amb institucions 12 20,00 € 240,00 € h Anàlisi de Menorca cap a transició energètica 120 20,00 € 2.400 € Disseny de planta “Son Trepuconet” 400 20,00 € 8.000 € Anàlisi de sostenibilitat 20 20,00 € 400 € km Trasllat a reunió 18 0,30 € 5,40 € TOTAL EXECUCIÓ MATERIAL 12.188,73 € €- €500.000,00 €1.000.000,00 €1.500.000,00 €2.000.000,00 €2.500.000,00 €3.000.000,00 €3.500.000,00 €4.000.000,00 €4.500.000,00 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 Ingressos acumulats sense sistema d'emmagatzematge Memoria 96 Despeses generals - 13% 1.584,54 € Benefici industrial - 6% 731,32 € SUBTOTAL 14.504,59 € IVA - 21% 3.045,96 € TOTAL PRESSUPOST CONTRACTA 17.550,56 € (Elaboració pròpia). 5.3. Impacte social 5.3.1. Anàlisi social de la planta fotovoltaica “Son Trepuconet” L’execució de la planta fotovoltaica “Son Trepuconet” representaria la primera planta fotovoltaica instal·lada al municipi d’Es Castell, conscienciant a la població del procés energètic que s’està duent a terme i de la importància que representa ser energèticament autosostenibles. A part, si s’executa el projecte amb participació directa de la ciutadana mitjançant inversió de capital social, es facilitarà la democratització de l’energia i l’augment de conscienciació ciutadana respecte al canvi de model energètic. 5.3.2. Anàlisi social del Treball de Fi de Grau L’execució del treball de fi de grau ha fet prendre consciència a l’estudiant del treball que es du a terme a l’illa de Menorca, per part de les institucions públiques, per millorar l’estat ambiental i energètic de l’illa davant la limitació de la seva estructura de transport elèctric i la seva gran dependència del combustible fòssil, a part de tots els aspectes que es tenen en compte per dur a terme la instal·lació d’una planta fotovoltaica. A part, l’estudiant s’ha adonat del gran progrés que ha fet Menorca des de la implantació de l’Estratègia Menorca 2030 respecte a la potència instal·lada que ja hi ha a dia d’avui a l’illa. Menorca cap a la transició energètica. Suport a l’Estratègia Menorca 2030 97 Conclusions El treball d’aquest document ha analitzat i desenvolupat un projecte d’una planta fotovoltaica a l'illa de Menorca, en el context de la seva transició energètica cap a un model més sostenible i autosuficient. Menorca, com a Reserva de Biosfera, ha demostrat un compromís ferm amb la conservació de la biodiversitat, el desenvolupament sostenible i la promoció de la investigació i l'educació. Aquest compromís s'alinea perfectament amb l'Objectiu de Desenvolupament Sostenible 7, que busca garantir l'accés a una energia assequible i no contaminant. L'Estratègia Menorca 2030 representa un full de ruta ambiciós cap a la descarbonització de l'illa, amb l'objectiu de cobrir el 85% de la demanda elèctrica amb fonts d'energia renovables, instal·lant, entre altres, 190 MWp d’energia fotovoltaica en terra i 400 MWh d’emmagatzematge elèctric. Aquesta estratègia, juntament amb les Directrius Estratègiques de Menorca Energia i el Pla Territorial Insular, estableix un marc sòlid per al desenvolupament de projectes d'energia renovable preservant el medi ambient. El projecte s’ha desenvolupat a la parcel·la “Es Camp Gran”, ubicada en el municipi d’Es Castell. El terreny pertany a la categorització de sòl rústic comú (àrea d’interès agrari) i es considera zona d’aptitud mitjana pel desenvolupament prioritari d’energia solar. Amb una superfície de 2 Ha i una capacitat d'1,5 MWp, la instal·lació s'ha dissenyat tenint en compte la limitació de 0,5 MWh imposada per Red Eléctrica de España per les dimensions de l’estructura de transport elèctric de l’illa. L'estudi d'irradiància ha permès seleccionar el sistema de seguiment E-O per davant de sistemes amb angle fixe i del seguiment N-S. Això s’ha degut que ofereix una irradiància de 6,58 kWh/m2 diària, tot i el coeficient de variació de 41,91% entre mesos, que no ha tingut pes pel sobredimensionament de la planta. La instal·lació consta de 3.300 panells, distribuïts en 30 panells en sèrie i 110 strings en paral·lel, ocupant una superfície útil de 6.444 m2. S'han implementat 55 seguidors solars amb una separació adequada per minimitzar les pèrdues per ombres, considerant un angle d’altura solar crítica de 19°. Per superar les limitacions de la xarxa i aprofitar l'excedent d'energia, s'ha dissenyat un sistema d'emmagatzematge de més de 4,82 MWh, que permet gestionar eficientment la producció, especialment durant els mesos de major generació. Es tracta d’una bateria de fosfat de ferro i liti de 5.365 KWh de capacitat. Memoria 98 S’han estimat unes pèrdues totals al subministrar energia directament a xarxa del 20,31%, i unes pèrdues del 24,45% en cas de que aquesta energia sigui emmagatzemada a la bateria. L’estructura de la planta fotovoltaica consta d’un sol inversor, que té connectat els strings de les bateries agrupats mitjançant string boxes i un convertidor DC-DC que gestiona la càrrega i el subministrament d’energia de les bateries. Per poder controlar aquest sistema, s’ha instal·lat un controlador de planta. Amb una producció anual de 2.647 MWh, dels quals una tercera part prové de l'emmagatzematge, el projecte representa un pas important cap a l'autosuficiència energètica de Menorca, estimant que s’evitarà l'emissió de 2.445,55 tones de CO2 a l'any, contribuint significativament a la descarbonització de l'illa. La planta fotovoltaica representa una inversió inicial de 2.277.418,94 €. Estimant uns ingressos anuals de més de 200.000€ durant 25 anys, el projecte mostra un retorn de la inversió en 10 anys, tant amb sistema d'emmagatzematge com sense. En cas d’instal·lar bateries, hi ha benefici addicional de més de 700.000 € al final de la vida útil estimada en 25 anys. En definitiva, aquest projecte demostraria la viabilitat i l'impacte positiu de les instal·lacions fotovoltaiques a gran escala en el context de Menorca, establint un precedent per a futures instal·lacions, sent la primera planta fotovoltaica de l’illa amb suport de bateries. Menorca cap a la transició energètica. Suport a l’Estratègia Menorca 2030 99 Bibliografia [1] Nacions Unides. “Informe de la Conferencia de las Naciones Unidas sobre el Medio Ambiente y el Desarrollo”. Consulta abril 2024. https://documents.un.org/doc/undoc/gen/n92/836/58/pdf/n9283658.pdf. [2] Nacions Unides. “Declaración de Río sobre el Medio Ambiente y el Desarrollo”. Consulta abril 2024. https://www.un.org/spanish/esa/sustdev/documents/declaracionrio.htm. [3] Nacions Unides. “Convenio sobre la Diversidad Biológica”. Consulta abril 2024. https://www.cbd.int/doc/legal/cbd-es.pdf. [4] Nacions Unides. “Resumen de la Agenda 21”. Consulta abril 2024. https://www.un.org/esa/sustdev/documents/agenda21/spanish/a21_summary_spanish.pdf. [5] The European Sustainable Cities & Towns campaign. “Carta de Ciutats i Viles Europees cap a la Sostenibilitat (la Carta d’Aalborg)”. Consulta abril 2024. https://www.gencat.cat/mediamb/publicacions/monografies/carta_aalborg.pdf. [6] BOIB. “Decret 123/2002, de 4 d’octubre, sobre la implantació de l’Agenda Local 21 als municipis de les Illes Balears, publicat al BOIB nombre 123 de 12 d'octubre”. Consulta abril 2024. https://boib.caib.es/pdf/2002123/mp17710.pdf. [7] Jensen, Henning G, Jeremy Smith, i Gino van Begin. “(“The Aalborg Commitments”) – inspirant futurs”. Consulta abril 2024. https://www.diba.cat/documents/63810/508804/xarxasost-pdf-aalborg_expl_compropdf.pdf/ccf461b5-ef3a-45c9-a382-41a4987052ed?t=1303121062109. [8] The European Sustainable Cities & Towns campaign. “Annex als Compromisos d’Aalborg - Suggeriment d’objectius”. Consulta abril 2024. https://sustainablecities.eu/fileadmin/repository/Aalborg_Commitments/Aalborg_Commitments_Catala.pdf. [9] Nacions Unides. “The 17 Goals”. Consulta novembre 2024. https://sdgs.un.org/goals. [10] Wikimedia Commons. “Sustainable Development Goals.svg”. Consulta desembre 2024. https://es.m.wikipedia.org/wiki/Archivo:Sustainable_Development_Goals.svg. [11] Nacions Unides. “Nova Agenda Urbana”. Consulta novembre 2024. https://habitat3.org/wpcontent/uploads/NUA-Catalan.pdf. [12] Comissió Europea d’Energia, Canvi climàtic i Medi ambient. “Clean Energy for Islands”. Consulta novembre 2024. https://energy.ec.europa.eu/topics/markets-and-consumers/clean-energy-eu-islands_en. [13] Menorca, Reserva de Biosfera. “La isla de Menorca”. Consulta abril 2024. https://www.menorcabiosfera.org/Contingut.aspx?idpub=2764. Memoria 100 [14] Menorca, Reserva de Biosfera. “Pla d’Acció de la Reserva de Biosfera de Menorca - Document de síntesi”. Consulta novembre 2024. https://www.menorcabiosfera.org/documents/documents/3281doc2.pdf. [15] OBSAM. “Proposta de creació de l’Observatori Socioambiental de Menorca”. Consulta novembre 2024. https://www.obsam.cat/wp-content/uploads/2019/03/Document-creaci%C3%B3-OBSAM-1997.pdf. [16] OBSAM. “Què és l’OBSAM? Informació tècnica”. Consulta novembre 2024. https://www.obsam.cat/wpcontent/uploads/2024/02/Informacio-tecnica-sobre-lOBSAM.pdf. [17] Agenda Local 21 - Consell Insular de Menorca. “Agendes Locals 21 a Menorca”. Consulta maig 2024. http://agendalocal.cime.es/Contingut.aspx?IdPub=2402. [18] Institut Menorquí d’Estudis. “DEM. Plantejament”. Consulta novembre 2024. https://www.ime.cat/WebEditor/Pagines/file/16%2005%2022%20DEM%20PLANTEJAMENT%20cat(1).pdf. [19] Institut Menorquí d’Estudis. “DEM Energia”. Consulta novembre 2024. https://www.ime.cat/WebEditor/Pagines/file/16%2005%2022%20DEM%20ENERGIA%20proces%20cat(1).pdf. [20] Consell Insular de Menorca. “Revisión del Plan Territorial Insular de Menorca”. Consulta novembre 2024. https://www.cime.es/WebEditor/Pagines/File/CimeOT/PTI/06_RPTI/ES/3423-doc3291.pdf. [21] Agenda Urbana de Menorca. “Pla d’Acció de l’Agenda Urbana de Menorca”. Consulta novembre 2024. http://agendaurbana.menorca.es/documents/documents/11780doc1220220916103615.pdf. [22] Consell Insular de Menorca. “Estratègia Menorca 2030”. Consulta novembre 2024. https://www.menorcabiosfera.org/documents/documents/5289doc12.pdf. [23] Som Energia. “Horarios de la tarifa 3.0TD periodos y las tarifas de alta tensión por periodos”. Consulta novembre 2024. https://es.support.somenergia.coop/article/1108-horarios-de-la-tarifa-30td-periodos-y-lastarifas-de-alta-tension-por-periodos. [24] Joint Research Centre. “Photovoltaic Geographical Information System”. Consulta novembre 2024. https://re.jrc.ec.europa.eu/pvg_tools/es/. [25] John A. Duffie, William A. Beckham. “Solar Engineering of Thermal Processes (4th Edition)”. Consulta novembre 2024. [26] Soteris A. Kalogirou. “Solar Energy Engineering. Processes and Systems”. Consulta novembre 2024. [27] The Nautical Almanac. “Celestial Navigation Formulas”. Consulta novembre 2024. https://thenauticalalmanac.com/Formulas.html. [28] Solargis. “Surface Albedo – most freqüent qüestions”. Consulta novembre 2024. https://solargis.com/resources/blog/product-updates/surface-albedo-most-frequent-questions. Menorca cap a la transició energètica. Suport a l’Estratègia Menorca 2030 101 [29] My Daily Words of Wisdom. “Year Calendar”. Consulta novembre 2024. https://mydailywordsofwisdom.com/year-calendar/. [30] Tarek O. Kaddoura, Makbul A.M. Ramli, Yusuf A. Al-Turki. “On the estimation of the optimum tilt angle of PV panel in Saudi Arabia”. Consulta desembre 2024. [31] Longi Solar. “Hi-MO X6 Scientist LR5-54HTH 445~455M”. Consulta desembre 2024. https://static.longi.com/Hi_MO_X6_LR_5_54_HTH_445_455_M_V1_30_30_and_15_V19_ES_09bf28ff6d.pdf. [32] PVSyst. “Array mismatch losses”. Consulta desembre 2024. https://www.pvsyst.com/helppvsyst7/module_mismatch_loss.htm. [33] Ministerio de Energía del Gobierno de Chile. “Modelo de generación fotovoltaica”. Consulta desembre 2024. https://solar.minenergia.cl/downloads/fotovoltaico.pdf. [34] Klemens Ilse, Leonardo Micheli, et al. “Techno-Economic Assessment of Soiling Losses and Mitigation Strategies for Solar Power Generation”. Consulta desembre 2024. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2542435119304222. [35] I. Santiago, D. Trillo-Montero, et. al. “Modeling of photovoltaic cell temperature losses: A review and a practice case in South Spain”. Consulta desembre 2024. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032118301473. [36] PVSyst. “Module quality loss”. Consulta desembre 2024. https://www.pvsyst.com/helppvsyst7/module_quality_loss.htm. [37] Consell Insular de Menorca. “Revisió del Pla Territorial Insular de Menorca (2023). Sòl rústic – A0”. Consulta desembre 2024. https://www.cime.es/WebEditor/Pagines/File/CimeOT/PTI/06_RPTI/ES/3492-doc3377.pdf. [38] Consell Insular de Menorca. “Revisió del Pla Territorial Insular de Menorca (2023). Infraestructures energètiques fotovoltaiques i gestió de residus - A0”. Consulta desembre 2024. https://www.cime.es/WebEditor/Pagines/File/CimeOT/PTI/06_RPTI/ES/3469-doc3344.pdf. [39] Ajuntament d’Es Castell. “Classificació del sòl i proteccions”. Consulta desembre 2024. https://www.ajescastell.org/WebEditor/Pagines/file/Urbanisme/Classificaci%C3%B3%20del%20S%C3%B2l%20i%20Proteccions _%201Bis%20Full1.PDF. [40] Jinko Solar. “Tiger Neo N-type 78HL4-BDV 590-610 Watt”. Consulta desembre 2024. https://jinkosolarcdn.shwebspace.com/uploads/JKM590-610N-78HL4-BDV-F2-SP.pdf. [41] Eurener. “Nexa TOPCon N-type 480–500 W”. Consulta desembre 2024. https://eurener.com/wpcontent/uploads/2024/11/Eurener-MEPV_Nexa_480-500W_esbace.pdf. Memoria 102 [42] Trina Solar. “Vertex Dual Glass S+ 425-450 W”. Consulta desembre 2024. https://efectosolar.es/wpcontent/uploads/2023/10/TRINA_TDS_425-450_VERTEX-S_NEG9R.28_EN.pdf. [43] Trina Solar. “Vertex Dual Glass S+ 475-505 W”. Consulta desembre 2024. https://static.trinasolar.com/sites/default/files/Datasheet_Vertex%20S+_NEG18R.28_ESP_2024_A_web.pdf. [44] Soltec. “SF7”. Consulta desembre 2024. https://soltec.com/uploads/2023/07/Datasheet-SF7_v12-1.pdf. [45] Ingeteam. “INGECON SUN Power Serie B 1.500 Vdc”. Consulta desembre 2024. https://www.ingeteam.com/Portals/0/Catalogo/Producto/Documento/PRD_4259_Archivo_ingecon-sunpower-serie-b-1500vdc.pdf. [46] Meteoblue. “Datos climáticos y meteorológicos históricos observados para Menorca”. Consulta desembre 2024. https://www.meteoblue.com/es/tiempo/historyclimate/climateobserved/menorca_espa%c3%b1a_2513925. [47] Ingeteam. “INGECON SUN STORAGE Power DC-DC Serie 1.500 Vdc”. Consulta desembre 2024. https://www.ingeteam.com/Portals/0/Catalogo/Producto/Documento/PRD_4398_Archivo_iss-1700tl-dc-dces.pdf. [48] BYD. “MC Cube ESS”. Consulta desembre 2024. http://www.bydenergy.com/prod-minio/escrmow/resource-product-category/product-category-resource-en/2393/MC-Cube%20ESS-EN.pdf. [49] BYD. “BYD Energy Storage System”. Consulta desembre 2024. https://sg.byd.com/wpcontent/uploads/2021/07/Combined-Brochure-less-mini-ess.pdf. [50] Schneider Electric. “TRIHAL 630kVA 15kV/420V 24kV IP00 TIER2”. Consulta desembre 2024. https://www.se.com/es/es/product/TRI063024K2A3YED1/trihal-630kva-15kv-420v-24kv-ip00tier2/?range=977-trihal&node=12146846264-transformers&selectedNodeId=12146846264. [51] UNE. “UNE-EN 60076-3:2014/A1:2018”. Consulta desembre 2024. https://www.une.org/encuentra-tunorma/busca-tu-norma/norma?c=N0060590. [52] Ingeteam. “INGECON SUN Plant Controller”. Consulta desembre 2024. https://www.ingeteam.com/Portals/0/Catalogo/Producto/Documento/PRD_4541_Archivo_ingecon-sun-plantcontroller-es.pdf. [53] Ingeteam. “INGESYS Smart SCADA”. Consulta desembre 2024. https://www.ingeteam.com/en-us/powerelectronics/energia-eolica/pc28_3_158_24/ingesys-smart-scada-software.aspx. [54] Ingeteam. “INGECON SUN Monitor”. Consulta desembre 2024. https://www.ingeteam.com/eses/sectores/energia-fotovoltaica/p15_24_307_49/ingecon-sun-monitor.aspx. Menorca cap a la transició energètica. Suport a l’Estratègia Menorca 2030 109 Gràfica I.11. Irradiància global diària (model HDKR) de novembre (Elaboració pròpia). Gràfica I.12. Irradiància global diària (model HDKR) de desembre (Elaboració pròpia). 0 100 200 300 400 500 600 700 800 W/m² Irradiància Novembre (HDKR) G (N-S) G (E-O) G (20º) G (35º) G (40º) 0 100 200 300 400 500 600 700 800 W/m² Irradiància Desembre (HDKR) G (N-S) G (E-O) G (20º) G (35º) G (40º) Memoria 110 Annex II. Gràfiques d’irradiància diària (model Liu-Jordan) Gràfica II.1. Irradiància global diària (model Liu-Jordan) de gener (Elaboració pròpia). Gràfica II.2. Irradiància global diària (model Liu-Jordan) de febrer (Elaboració pròpia). 0 100 200 300 400 500 600 W/m² Irradiància Gener (Liu-Jordan) G (N-S) G (E-O) G (20º) G (35º) G (40º) 0 100 200 300 400 500 600 700 W/m² Irradiància Febrer (Liu-Jordan) G (N-S) G (E-O) G (20º) G (35º) G (40º) Menorca cap a la transició energètica. Suport a l’Estratègia Menorca 2030 111 Gràfica II.3. Irradiància global diària (model Liu-Jordan) de març (Elaboració pròpia). Gràfica II.4. Irradiància global diària (model Liu-Jordan) d’abril (Elaboració pròpia). 0 100 200 300 400 500 600 700 800 W/m² Irradiància Març (Liu-Jordan) G (N-S) G (E-O) G (20º) G (35º) G (40º) -100 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 W/m² Irradiància Abril (Liu-Jordan) G (N-S) G (E-O) G (20º) G (35º) G (40º) Memoria 112 Gràfica II.5. Irradiància global diària (model Liu-Jordan) de maig (Elaboració pròpia). Gràfica II.6. Irradiància global diària (model Liu-Jordan) de juny (Elaboració pròpia). 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 W/m² Irradiància Maig (Liu-Jordan) G (N-S) G (E-O) G (20º) G (35º) G (40º) 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 W/m² Irradiància Juny (Liu-Jordan) G (N-S) G (E-O) G (20º) G (35º) G (40º) Menorca cap a la transició energètica. Suport a l’Estratègia Menorca 2030 113 Gràfica II.7. Irradiància global diària (model Liu-Jordan) de juliol (Elaboració pròpia). Gràfica II.8. Irradiància global diària (model Liu-Jordan) d’agost (Elaboració pròpia). 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 W/m² Irradiància Juliol (Liu-Jordan) G (N-S) G (E-O) G (20º) G (35º) G (40º) 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 W/m² Irradiància Agost (Liu-Jordan) G (N-S) G (E-O) G (20º) G (35º) G (40º) Memoria 114 Gràfica II.9. Irradiància global diària (model Liu-Jordan) de setembre (Elaboració pròpia). Gràfica II.10. Irradiància global diària (model Liu-Jordan) d’octubre (Elaboració pròpia). 0 100 200 300 400 500 600 700 800 W/m² Irradiància Setembre (Liu-Jordan) G (N-S) G (E-O) G (20º) G (35º) G (40º) 0 100 200 300 400 500 600 700 W/m² Irradiància Octubre (Liu-Jordan) G (N-S) G (E-O) G (20º) G (35º) G (40º) Menorca cap a la transició energètica. Suport a l’Estratègia Menorca 2030 115 Gràfica II.11. Irradiància global diària (model Liu-Jordan) de novembre (Elaboració pròpia). Gràfica II.12. Irradiància global diària (model Liu-Jordan) de desembre (Elaboració pròpia). 0 100 200 300 400 500 600 W/m² Irradiància Novembre (Liu-Jordan) G (N-S) G (E-O) G (20º) G (35º) G (40º) 0 100 200 300 400 500 600 W/m² Irradiància Desembre (Liu-Jordan) G (N-S) G (E-O) G (20º) G (35º) G (40º)