Inclinación y Seguimiento Solar en Sistemas Fotovoltaicos

Cuando los módulos fotovoltaicos se montan sobre estructuras fijas, es crucial determinar la inclinación y la orientación óptimas para maximizar la producción de energía a lo largo del año. Esto implica calcular el ángulo de inclinación y el ángulo de acimut.

Algunas instalaciones buscan captar la mayor cantidad de energía posible, mientras que otras están dotadas de sistemas de seguimiento que permiten que el módulo gire al compás del movimiento del sol.

Sistemas de Seguimiento Solar

Si la superficie del módulo fotovoltaico se mueve siguiendo al sol, la cantidad de energía producida aumenta. Sin embargo, los sistemas de seguimiento son más costosos y requieren mayor mantenimiento debido a la posibilidad de fallos. Si el coste de los módulos es bajo, puede ser más rentable instalar más potencia con un sistema fijo, aunque el rendimiento sea menor.

Existen dos tipos de sistemas de seguimiento:

• Sistemas de un solo eje: Siguen al sol en su movimiento diario, orientándose según su ángulo acimut, u optimizan su inclinación para que los módulos estén siempre perpendiculares a la radiación solar.
• Sistemas de dos ejes: Los módulos mantienen una orientación óptima con respecto al sol en todo momento. Se emplean en instalaciones conectadas a la red de tamaño medio o grande. Funcionan mediante un motor controlado electrónicamente que calcula la posición astronómica del sol y orienta el panel hacia él, o mediante un sensor que mide la posición del cielo de máxima iluminación.

Disposición de los Módulos Fotovoltaicos

Para un funcionamiento correcto, se debe evitar las zonas de sombra y elegir una distancia adecuada entre las filas de módulos. Las estructuras de soporte varían según el tipo de instalación (suelo, azotea plana, tejado inclinado, etc.) y sirven para fijar los módulos y proporcionarles la orientación precisa.

Estructuras de Soporte

Su función principal es fijar sólidamente el módulo al suelo o a la estructura. Además, deben estar diseñadas para permitir la circulación de aire alrededor del panel y lograr una cierta refrigeración. Se dividen en dos clases:

• Estructuras móviles: Permiten que el módulo gire para optimizar su posición en relación con el sol.
• Estructuras fijas: El módulo permanece siempre en la misma posición. Existen varios tipos:
  • Estructura sobre mástil: Se emplean en instalaciones aisladas para señalización.
  • Estructura de pared.
  • Estructuras para cubiertas: Para cubiertas planas y tejados inclinados.
  • Estructuras para suelo: Se emplean diversos tipos de anclaje, como tornillos o zapatas.

También existen instalaciones donde el módulo se integra arquitectónicamente al edificio.

Sombras y Puntos Calientes en Paneles Solares

En ocasiones, la temperatura de una célula fotovoltaica se eleva tanto que se produce un punto caliente. Esto ocurre cuando la célula no está iluminada y por ella circula corriente en sentido inverso al previsto. El punto caliente reduce el rendimiento del panel, y si la temperatura aumenta lo suficiente como para dañar algún contacto eléctrico, la pérdida de rendimiento es mucho mayor, pudiendo llegar a inutilizar todo el módulo.

Cuando se proyecta una sombra (antena, chimenea, poste, etc.) sobre algunas células del módulo, su curva característica cambia significativamente, incluso si está provisto de diodos bypass. Por lo tanto, es fundamental evitar la instalación en zonas que permanezcan en sombra durante parte del día.

Las sombras se pueden clasificar en cuatro categorías:

1. Sombras temporales: Causadas por hojas caídas, nieve, excrementos de aves, polvo y partículas contaminantes. Se pueden mitigar con una inclinación adecuada de los paneles para que la lluvia los limpie, aunque a veces será necesario revisarlos y limpiarlos manualmente.
2. Sombras causadas por la ubicación de la instalación: Provocadas por edificios u otros elementos circundantes.
3. Sombras causadas por el edificio: Sombras de chimeneas, antenas, etc.
4. Sombras causadas por paneles vecinos: Resultado de una planificación inadecuada de la distancia entre filas de paneles.

Distancia entre Filas de Módulos

El pliego de condiciones técnicas del IDAE recomienda que las filas de módulos se sitúen a una distancia que garantice al menos cuatro horas de sol en torno al mediodía del solsticio de invierno. Si la altura del obstáculo que supone la fila de módulos es h, la distancia a la que deberán instalarse los módulos se calcula con una expresión específica (no proporcionada en el texto original).

Diseño de la Instalación Fotovoltaica

Las fases del diseño de una instalación fotovoltaica son las siguientes:

• Selección de la ubicación, orientación y obra civil.
• Dimensionamiento del generador fotovoltaico y elección de la tecnología.
• Elección del sistema de conexión con el inversor (central o descentralizado).
• Dimensionamiento del inversor: número, potencia, tensión de entrada y dimensionamiento de los strings.
• Dimensionamiento de los cables de conexión (continua y alterna).
• Dimensionamiento de las cajas y esquema de conexión.
• Diseño de la puesta a tierra y de los mecanismos de protección.

Etiquetas: Energía solar, fotovoltaica, inclinación solar, módulos fotovoltaicos, seguimiento solar