La inclinación, o ángulo, en la que se instalan los paneles solares en un sistema fotovoltaico (PV) tendrá un impacto en la cantidad de electricidad que pueden generar. Un panel colectará radiación solar de manera más eficiente cuando los rayos del sol sean perpendiculares a la superficie del panel, sin embargo, el ángulo del sol varía a lo largo del año. El ángulo óptimo de inclinación para un panel solar diferirá a lo largo del año y también variará según la latitud.
Cómo afecta el ángulo de inclinación al rendimiento
El ángulo de inclinación óptimo no es único para todos. La inclinación natural y la órbita de la Tierra alrededor del sol influyen en cómo se mueve el sol a lo largo del cielo en diferentes ubicaciones alrededor del entorno y en diferentes momentos del año. La latitud geográfica de una instalación solar determina el ángulo vertical en el que los paneles deben ser instalados para generar la mayor cantidad de energía de los rayos solares que impactan en la superficie.
Los paneles solares que no están inclinados se instalarían paralelos al suelo, mientras que los paneles con un ángulo de 90° estarían de pie.
Pero no es solo la posición del sol lo que afecta la producción de electricidad solar. El ángulo en el que se instalan los paneles solares también determina el efecto de las condiciones climáticas y ambientales. En regiones más cercanas a los polos, la acumulación de nieve en los paneles durante el invierno puede bloquear la luz solar y reducir los niveles óptimos. ¿La solución? Un ángulo de inclinación más alto puede limitar la cantidad de nieve y hielo que se acumula en la superficie de los paneles, permitiendo que la nieve y la lluvia se deslicen. La inclinación también puede limitar la acumulación de suciedad, polvo y arena en áreas secas, contaminadas o desérticas, que pueden bloquear la luz solar y reducir la conversión de energía.
Cuál es el ángulo de inclinación correcto para una producción óptima
Como regla general, para lograr la máxima producción de energía anualmente, el ángulo de inclinación de los paneles solares debe ser igual a la latitud geográfica del sitio. Si una matriz solar está ubicada en una latitud de 50°, el ángulo de inclinación óptimo también sería de 50°. Cuanto más lejos se encuentre la ubicación del ecuador y más cerca de los polos, mayor deberá ser la inclinación para que el panel se oriente hacia el sol.
Con estructuras fijas, la inclinación coloca los módulos PV en el ángulo que les dará mayor exposición directa al sol a medida que este cambia de posición a lo largo del día.
Sin embargo, la inclinación de las filas de paneles solares crea sombras en las filas paralelas adyacentes, lo que obstruye parcialmente su exposición directa a la luz solar. Incluso cuando una sola celda en un módulo PV cristalino está sombreada, reduce la generación de electricidad de todo el módulo. Para proyectos a gran escala, incluso un pequeño grado de sombreado puede resultar en pérdidas significativas de producción.
La clave para optimizar un proyecto es aumentar la distancia entre las filas paralelas de paneles sin aumentar excesivamente el tamaño general del sitio de instalación. Un sistema montado en el suelo que sea demasiado grande aumenta el costo del terreno necesario y puede no ser viable en sitios donde no hay terrenos adicionales disponibles. Y los sistemas montados en el techo están limitados al área utilizable de la azotea del edificio. Espaciar los paneles demasiado lejos reduce el número de paneles que una azotea o un terreno pueden acomodar y produce menos electricidad.
Esta es una forma en que el software de modelado pvDesign de Rated Power puede garantizar que una planta a gran escala logre una producción óptima. En pvDesign, el ángulo de inclinación recomendado para estructuras fijas se calcula en función de la latitud del sitio. Si la latitud es inferior a 5°, la inclinación recomendada es de 5°. Para latitudes entre 5° y 10°, la inclinación recomendada es igual a la latitud. Para latitudes entre 10° y 20°, la inclinación recomendada es igual a la latitud multiplicada por 0.9 y para latitudes más altas por encima de 20°, se recomienda que la inclinación sea igual a la latitud multiplicada por 0.8
Cómo minimizar las sombras con el seguimiento de paneles
El seguimiento de paneles solares utiliza un motor y un programa de control que ajusta la inclinación de los paneles a medida que el sol se mueve a lo largo del cielo durante el día y el año. Esto maximiza la luz solar directa que llega al panel al reducir las sombras de las filas de paneles adyacentes para limitar las pérdidas de producción.
Aunque ajustar el ángulo de los paneles para evitar sombras puede alejar sus superficies del ángulo óptimo para los rayos solares directos, la pérdida en la generación es menor que la que se perdería si las filas de paneles estuvieran sombreadas.
El seguimiento de paneles resulta en una generación de electricidad más eficiente que los sistemas PV con estructuras fijas. Sin embargo, tener en cuenta que, como requiere motores para ajustar la inclinación de los paneles, es más caro de instalar y tiene más piezas de equipo para mantener que las estructuras fijas. El seguimiento se utiliza típicamente en ubicaciones donde los niveles de luz solar directa son más altos que la luz solar difusa, de modo que ajustar la inclinación de los paneles produce la suficiente electricidad adicional como para justificar la inversión.
En pvDesign, el seguimiento de la inclinación se calcula para dar el ángulo que proporciona la mayor producción de electricidad al tiempo que produce la menor cantidad de sombras en las filas adyacentes. Las estructuras están diseñadas para ajustarse de este a oeste siguiendo la trayectoria del sol durante el día, con la dirección axial de los seguidores establecida en dirección norte-sur.
El algoritmo se basa en la distancia de inclinación que el usuario define, ya que el ángulo límite para el seguimiento depende de la distancia de inclinación entre las filas de paneles para evitar sombras entre las estructuras.
El software pvDesign de Rated Power optimiza la inclinación de los paneles solares
Como hemos visto, el ángulo de inclinación de los paneles solares en una instalación juega un papel crucial en la cantidad de energía que el sistema puede producir de manera eficiente. El software pvDesign de Rated Power puede automatizar el diseño de su proyecto y calcular el ángulo de inclinación óptimo para su sitio. Contáctenos para una demostración.