Cuando hablamos de energía fotovoltaica, son muchos los factores que pueden afectar en que la generación de nuestros módulos sea la óptima. Es por ello, que para obtener el mejor rendimiento en una instalación fotovoltaica es imprescindible tener en cuenta una serie de factores, como la inclinación de los paneles, que tendrán una influencia directa en el comportamiento del sistema:

• Radiación solar recibida sobre la superficie del módulo. Esta variable dependerá a su vez de la ubicación de la instalación.
• Orientación del sistema.
• Inclinación del sistema.
• Sombras que puedan afectar a los módulos fotovoltaicos.
• Pérdidas eléctricas.
• Ventilación de los módulos fotovoltaicos.

Concretamente, nos centraremos en la inclinación del sistema fotovoltaico, ya que como podremos ver, parte del resto de variables se encuentran directamente relacionadas con la anterior.

Selección de la inclinación óptima

La radiación solar que llega a las placas de forma perpendicular a la superficie de las mismas siempre será mayor que si el módulo se coloca en cualquier otra dirección distinta a la perpendicular. Sin embargo, el acimut y altura solar son variables a lo largo del día y del año, por lo que, si utilizamos sistemas fijos, esta inclinación óptima solo podrá alcanzarse en un momento del día.

Encontrar la inclinación óptima no es tarea sencilla. Influyen diversos factores como el movimiento de translación del planeta, como se ha comentado antes, así como los propios hábitos de consumo del cliente. Existe una regla, habitualmente aplicada, que indica que el ángulo de inclinación debe ser igual a la latitud del lugar.

Sin embargo, si tenemos en cuenta los hábitos de consumo del cliente, si este aumenta considerablemente en invierno, tendremos que aumentar la inclinación entre 10 y 15 grados respecto al anterior. Esto es porque el sol se encuentra más bajo y su incidencia es más horizontal.

Por el contrario, si nuestro consumo aumenta en verano, tendremos que reducir la inclinación entre 10 y 15 grados con el fin de obtener el resultado contrario al encontrarse el sol en una posición más alta.

Mejorar la radiación y ventilación con el uso de estructuras inclinadas

Existen además diversos factores que se encuentran directamente relacionados con la inclinación de los módulos fotovoltaicos.

La ventilación del sistema es fundamental para reducir las pérdidas eléctricas. A pesar de la visión extendida de que a una mayor temperatura el rendimiento de la placa solar aumenta, se trata de un falso mito, ya que el punto de máximo rendimiento de un panel solar es cuando el ambiente está más templado, ya que como al resto de dispositivos conductores o productores de electricidad, el calor afecta negativamente a las placas disminuyendo su rendimiento.

Por ello, resulta fundamental una correcta ventilación de las mismas, de modo que no se alcancen temperaturas demasiado elevadas y se reduzca el rendimiento del sistema. Por ejemplo, la mayoría de los fabricantes indican que la producción disminuye a 40º, llegando a rendimientos del 80%.

El aumento de inclinación del generador fotovoltaico, ayuda a que se produzca una ventilación natural y continuada bajo los módulos, reduciendo el aumento de temperatura. Estas corrientes de aire que se forman alrededor de los paneles, ayudan a los mismos a mantenerse lo más cercanos posible a la temperatura ambiente, mejorando el rendimiento del sistema en los meses más cálidos.

Problemas de espacio y sombras

A pesar de todo lo anterior, el uso de estructuras triangulares, de más o menos inclinación, presenta una serie de inconvenientes que debemos tener en cuenta antes de proyectar nuestra instalación.

La distancia entre filas de módulos fotovoltaicos y la inclinación están directamente relacionadas. Al aumentar la inclinación, la distancia que debemos considerar entre estas filas debe ser mayor para evitar problemas de sombreados. Al incidir los rayos solares sobre la superficie de los paneles, estos generan sombreados importantes que debemos evitar. Esto es porque los sombreados totales o simplemente parciales pueden detener la generación de un string completo.

La problemática anterior se traduce en una necesidad de una superficie disponible mucho mayor en el caso de instalaciones triangulares, que cuentan con una gran inclinación. En el caso de instalaciones coplanares, en que se aprovecha la inclinación propia de las cubiertas no es necesario mantener interdistancias considerables entre módulos, más allá de las necesarias para la realización de las tareas de mantenimiento.

La continua evolución y expansión de las instalaciones fotovoltaicas, han aumentado la oferta en cuanto a paneles solares. Esto se traduce en una reducción considerable en el precio de los mismos y en la posibilidad de instalar una mayor potencia pico a precios inferiores que en su análoga triangular. Además, la utilización de estructuras coplanares reduce la problemática de los sombreados parciales, por lo que cada vez son una apuesta más fuerte en la proyección de instalaciones.

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En este artículo vamos a tratar la evolución técnica de los paneles fotovoltaicos consistente en la incorporación de células fotovoltaicas en ambas caras del panel. Estos módulos fotovoltaicos se denominan paneles bifaciales.

Uno de los factores limitantes a la hora de plantear una instalación fotovoltaica, es sin duda, el espacio disponible. En el mejor de los casos, necesitaremos un metro cuadrado de superficie por cada 200 Vatios pico de producción en paneles (sin contar pérdidas en cableado, inversores, etc.). Esto es debido a la eficiencia de los paneles fotovoltaicos en base silicio, la cual ya hace años, no es capaz de superar el 25%, es decir, solo se convierte en electricidad un 25% de la radicación solar incidente sobre la superficie del panel.

Aumento del rendimiento de las células fotovoltaicas con nuevos materiales

Son multitud de investigaciones en curso las que tratan de aumentar el rendimiento de las células fotovoltaicas utilizando otro tipo de materiales. Así, por ejemplo, se estudia un material híbrido orgánico-inorgánico denominado perovskitas (plomo, yodo y una molécula inorgánica), o las kesteritas (cobre, zinc, estaño, azufre o selenio).

Estos nuevos materiales poseen inconvenientes. En el caso de las perovskitas, contienen plomo, altamente contaminante y peligroso para la salud y en el caso de las kesteritas, bajo rendimiento.

Aumento de la superficie disponible para conseguir mayor eficiencia: paneles bifaciales

Es por ello, que se plantea la necesidad de aprovechar al máximo la superficie disponible y maximizar así la producción fotovoltaica. Teniendo el límite del 25% de eficiencia de los paneles, cabría una solución, aumentar la superficie de exposición colocando células fotovoltaicas en ambas caras de los módulos fotovoltaicos. De este modo, se puede obtener una producción de la radicación reflejada en la superficie (cubierta, terreno, etc.) es decir, el albedo.

Esta radicación reflejada depende sobre todo del color de la superficie sobre la que incide. Las superficies claras poseen un alto valor de albedo y las oscuras muy bajo. El albedo medio de la tierra se sitúa en torno al 38% de la radicación solar.

Resultados de los paneles bifaciales frente a los paneles monofaciales

Asegurar un porcentaje de producción extra es bastante arriesgado ya que depende de muchos factores (altura de instalación de los módulos, superficie sobre la que se instala, inclinación, etc.), pero sí que se puede decir que los paneles bifaciales ofrecen una potencia un 30% superior a sus hermanos monofaciales con iguales dimensiones.

Los paneles bifaciales cumplen a la perfección el criterio “KISS” (Keep it Simple and Stupid), ofreciendo una mejora a un problema (limitaciones de espacio), mediante soluciones fáciles y efectivas.

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