Orientación e Inclinación de Paneles Solares
Uno de los factores más importantes para maximizar la eficiencia de una instalación solar fotovoltaica es la correcta orientación e inclinación de los paneles solares.
Estas dos variables juegan un papel fundamental en la cantidad de energía que un sistema puede generar, ya que influyen directamente en la cantidad de radiación solar que incide sobre los paneles.
En términos simples, la orientación se refiere a la dirección hacia la cual están orientados los paneles solares (norte o sur), mientras que la inclinación se refiere al ángulo que forman los paneles con respecto a la horizontal.
Ambos factores deben ser cuidadosamente ajustados para optimizar la captación de energía solar, teniendo en cuenta la ubicación geográfica, la latitud, y los patrones de uso estacional de la energía.
La importancia de la orientación e inclinación es aún más pronunciada cuando se trata de instalaciones solares fijas, es decir, aquellas que no cuentan con sistemas de seguimiento solar que ajusten dinámicamente la posición de los paneles para seguir el sol durante el día.
La correcta orientación e inclinación de los paneles solares garantiza un rendimiento óptimo del sistema. Una instalación inadecuada puede generar pérdidas energéticas significativas, lo que influye en que el cálculo de la instalación fotovoltaica no sea el estimado.
Contenidos
Orientación de los Paneles Solares
La orientación de los paneles solares se refiere a la dirección cardinal hacia la cual se orientan.
En el hemisferio norte, la orientación óptima suele ser hacia el sur, ya que esto maximiza la captación de luz solar durante todo el día. En el hemisferio sur, la orientación ideal es hacia el norte. Esta orientación permite que los paneles reciban la mayor cantidad de radiación solar directa, especialmente durante las horas de mayor intensidad solar.
En zonas cercanas al ecuador, la orientación no es tan crítica, ya que el sol está casi directamente sobre la cabeza durante todo el año. Sin embargo, a medida que nos alejamos del ecuador, la orientación hacia el sur o norte se vuelve cada vez más importante para captar la mayor cantidad de energía solar.
Inclinación de los Paneles Solares
La inclinación de los paneles solares se refiere al ángulo β que forman con el plano horizontal. Este ángulo maximiza la cantidad de radiación solar que los paneles reciben. Su valor es 0 º para módulos horizontales y 90º para verticales.
Un ángulo de inclinación adecuado permite que los rayos del sol incidan lo más perpendicularmente posible sobre la superficie de los paneles, maximizando la absorción de energía.
La inclinación adecuada dependerá de 2 factores: la estacionalidad y la latitud del lugar.
Estacionalidad
Si la instalación solar se va a utilizar durante todo el año, una inclinación cercana a la latitud del lugar suele ser la mejor opción.
Sin embargo, si la instalación se va a utilizar principalmente en verano o invierno, la inclinación puede ajustarse para optimizar la captación de energía durante esas estaciones específicas (el sol está más alto en verano y más bajo en invierno).
En verano, cuando el sol está más alto, se puede reducir la inclinación para maximizar la captación, mientras que en invierno, se puede aumentar para captar más radiación solar directa.
Latitud del Lugar
La latitud es el ángulo que hay entre un punto de la superficie terrestre y el ecuador. En la web se puede encontrar la latitud exacta de cualquier lugar.
Es el principal factor a considerar al determinar el ángulo de inclinación, ya que la posición del sol depende de la latitud en la que se encuentre la zona geográfica de la instalación.
En la siguiente tabla se expone la latitud para todas las provincias de España. Si tomamos la zona de Alicante, le correspondería una latitud de 38° 20’ 42’’ N. No obstante, para el cálculo se escogería un valor redondeado a número entero, es decir, 38° N (38 grados Norte).
La inclinación óptima β según la latitud del lugar y la estacionalidad será:
● En latitudes bajas (cercanas al ecuador): en estas regiones, el sol está alto en el cielo durante todo el año, por lo que los paneles suelen instalarse con una inclinación baja, generalmente alrededor de 10° a 20°.
● En latitudes medias bajas: aquí, la inclinación óptima es aproximadamente igual a la latitud del lugar. Por ejemplo, en un lugar con una latitud de 30°, la inclinación ideal sería de unos 30°.
● En latitudes medias altas: en regiones con latitudes más altas, la inclinación de los paneles se aumenta para captar más energía durante los meses de invierno, cuando el sol está bajo en el horizonte. Por ejemplo, en una latitud de 40°, la inclinación óptima podría ser de 55° o incluso más durante el invierno.
En resumen, la inclinación β aproximada de los paneles podríamos cogerla de la siguiente tabla, en función del uso a lo largo del año y de la latitud del lugar, redondeada a grados. Ej: Alicante 38° y Soria 42°.
Ejercicio Resuelto de Orientación e Inclinación de Paneles Solares
A continuación, se presenta 1 ejercicio resuelto sobre orientación e inclinación de los paneles solares en instalaciones fotovoltaicas.
Sistemas de Seguimiento Solar
Como hemos visto, la eficiencia con la que se captura la energía del sol depende de varios factores, entre los cuales se encuentran la orientación y la inclinación de los paneles solares.
Un sistema fotovoltaico fijo, que no cambia su orientación e inclinación a lo largo del día, puede perder una parte considerable de la energía solar disponible, especialmente durante las horas en que el sol está en ángulos bajos en el cielo.
Para maximizar la captación de energía y mejorar la eficiencia del sistema, se utilizan sistemas de seguimiento solar o trackers solares. Estos sistemas ajustan dinámicamente la posición de los paneles para seguir el sol durante el día.
Permiten que los paneles mantengan una orientación óptima con respecto al sol en todo momento. Así, se incrementa la cantidad de radiación solar captada y, por lo tanto, la cantidad de energía generada.
Son especialmente útiles en instalaciones de gran escala, como las plantas solares comerciales y los parques solares. También pueden ser muy beneficiosos en regiones de altas latitudes, donde la altura solar varía significativamente a lo largo del año
Tipos de Sistemas de Seguimiento Solar
Existen varios tipos de sistemas de seguimiento solar, clasificados principalmente según el número de ejes de movimiento:
● Sistemas de seguimiento de un eje: permiten que los paneles solares giren alrededor de un solo eje. Este eje puede estar orientado en diferentes direcciones, dependiendo del diseño y la aplicación del sistema. Dependiendo del sistema puede ser de eje horizontal, vertical o inclinado (polar).
● Sistemas de seguimiento de dos ejes: permiten un seguimiento completo del sol en su movimiento diario y en su variación estacional. Es el sistema más eficiente en términos de captación de energía, ya que mantiene los paneles perpendiculares al sol en todo momento. Estos sistemas son caros y se utilizan en aplicaciones donde la máxima eficiencia energética es crítica.
Beneficios de los Sistemas de Seguimiento Solar
Las ventajas de los sistemas de seguimiento solar son las siguientes:
1º) Aumento de la producción energética: al seguir al sol durante todo el día, los paneles reciben la máxima cantidad de radiación solar posible. Dependiendo de la ubicación y las condiciones locales, los sistemas de un eje pueden aumentar la producción de energía entre un 10% y un 25%. Los sistemas de dos ejes pueden incluso lograr incrementos del 25% al 40%.
2º) Mejor adaptación a cambios estacionales: estos sistemas ajustan automáticamente la inclinación de los paneles para adaptarse a los cambios estacionales en la altura del sol.
3º) Uso óptimo del espacio: en instalaciones donde el espacio es limitado, pueden ser una solución efectiva para maximizar la producción energética sin necesidad de ampliar la superficie de paneles instalados.
No obstante, hay que considerar factores que pueden reducir el rendimiento de los sistemas de seguimiento solar:
– Consumo de energía: consumen una pequeña cantidad de energía para operar los mecanismos de movimiento y los sistemas de control. Aunque este consumo es bajo en comparación con la producción adicional de energía, es un factor a considerar, especialmente en instalaciones fuera de la red donde cada vatio de energía cuenta.
– Condiciones climáticas: en regiones con vientos fuertes frecuentes, los sistemas de seguimiento deben diseñarse para soportar estas fuerzas, pudiendo incrementar el coste y la complejidad de la instalación. Además, en regiones con cielos nublados frecuentes, el beneficio de un sistema de seguimiento puede ser menor, ya que la radiación solar difusa es menos direccional.
Aparte del coste inicial de los equipos, se ha de tener en cuenta que estos sistemas requieren un mantenimiento regular para asegurar su correcto funcionamiento.
Los mecanismos de movimiento, sensores y controles electrónicos deben ser inspeccionados y mantenidos para evitar fallos y optimizar la producción.
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