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Como orientar paneles solares fotovoltaicos en superficies existentes

Como orientar paneles fotovoltaicos

Este enfoque del tema de la orientación en energía fotovoltaica está dirigido fundamentalmente a dar ideas de como montar módulos cuando el soporte primario fué construido con anterioridad, tiene una orientación predefinida no ideal y existen razones de fuerza mayor para que ese espacio sea aprovechado para colocar los módulos.

Temas relacionados con la orientación, a tener en cuenta según el tipo de módulo fotovoltaico a utilizar sea plano, fabricado a partir de union de celdas fotovoltaicas cristalinas unitarias o por el contrario se trate de módulos fabricados mediante la técnica de depositar el material fotoeléctrico sobre diferentes superficies, como por ejemplo los módulos de Silicio Amorfo.

Tema 1.-Los módulos cristalinos tienen una eficiencia mayor, a la fecha, pero su eficacia depende fuertemente de la radiación solar directa, por lo que necesitan una buena orientación

Tema 2.-Los módulos amorfos tienen un eficiencia menor pero captan frecuencias de radiación mas amplias y tambien captan mejor la radiación indirecta o difusa, por lo aceptan mejor una mala orientación.

Otros temas

La temperatura:

Aunque el tema central que nos ocupa no es la temperatura puede ser de utilidad mencionar que los módulos del tipo amorfo tienen tambien la ventaja de mantener mejor la eficiencia cuando la temperatura se eleva. Esa característica puede ser importante cuando el lugar en el cual estamos obligados a montar los módulos es, por ejemplo un tejado existente y debemos colocar los módulos muy pegados al tejado, dejando poco espacio entre el tejado y el módulo fotovoltaico. Esta condición dificulta el paso de aire entre el tejado y el módulo e impide una buena disipasión del calor.

Tipos de montaje, módulos fotovoltaicos

Convención;

De aqui en adelante la palabra Orientación se usará para hacer referencia al Azimut y a la Inclinación en su conjunto.

Módulo y panel hacen referencia a un mismo elemento

Ángulo de inclinacion y azimut.

Inclinación

Distintas Inclinaciones para modulo fotovoltaico

Inclinación: es el ángulo con respecto al plano horizontal en el lugar de la implantación.

Azimut

Azimut: es el ángulo de giro en el sentido este-oeste.

Azimut igual a cero grados

Definicion de azimut

El Sol varía su posición con respecto al módulo fotovoltaico a cada instante, la técnica para reducir las pédidas por mala orientación a valores despreciables es el montaje de los módulos sobre estructuras con mecanismo de seguidor solar, de allí en más los restantes sistemas de montaje introducen pérdidas, en mayor o menor grado, dependiendo del sistema de montaje que se decida aplicar.

 

Seguidor Solar: es la técnica ideal para aplicar a la orientación. No se la analiza en este artículo.

Azimut fijo, inclinación variable en forma manual.

Azimut fijo, inclinación fija pero con un ángulo igual a la Latitud del lugar geográfico.

Azimut fijo e inclinación fija con valores de ángulo condicionados por la edificación u otros factores ajenos.

 

Tipo de Montaje Sentido del aumento de las pérdidas por azimut e inclinación
Seguidor Solar

Azimut = 0º fijo ,con la inclinación variable en forma manual.
Azimut = 0º fijo, con la inclinación fija pero con un ángulo igual a la Latitud del lugar geográfico.
Azimut fijo ,e inclinación fija con valores de ángulo condicionados por la edificación u otros factores ajenos.

 

Seguidor Solar: es el montaje ideal, pero es no esta dentro del enfoque de este artículo.

Azimut = 0º fijo, con la inclinación variable en forma manual: es una buena opción a aplicar en montaje para consumo individual de baja potencia con pocos módulos o separados en grupos que permita la corrección manual.

Se los puede construir con dos posiciones una para invierno y otra para verano, cubriendo los dos valores extremos de la posición del Sol o de seis posiciones, una cada dos meses del año, etc, dependiendo de la dedicación que se este dispuesto a dar a la tarea. En la mayoría de las tablas de Radiación Solar esta indicada la inclinación ideal para cada mes del año.

 

Azimut = 0º fijo, e inclinación fija con ángulo igual a la latitud del lugar: es el montaje típico aplicado en la mayoría de las instalaciones de baja y mediana potencia.

 

Azimut fijo e inclinación con valores de ángulo condicionado:

Este tipo de montaje se lo puede analizar desde dos casos bien diferenciados.

 

Caso 1

Cuando se trata de montar módulos planos típicos, formados a partir de ensamblar celdas unitarias.

 

Caso 2

Cuando se trata de montar módulos planos construidos a partir de Silicio amorfo u otros materiales fotovoltaicos, depositados o la deposición sobre tejas, acristalamiento de ventanas, recubrimiento de muros o cualquier otro tipo de elementos de construcción de edificación.

 

Para los dos casos, es necesario decidir si compensa agregar módulos aunque no estén orientados de mejor forma.

Gráfico con un criterio simple para explicar mejor la idea:

El gráfico se interpreta de la siguiente forma:

Si

Norte o Sur

Si el condicionamiento para montar los módulos nos obliga a colocarlos orientados hacia el Sur (en el hemisferio norte) o hacia el Norte (en el hemisferio sur), la instalación resultará con un buen rendimiento y será mejorable aún, si existe posibilidad de ajustar la inclinación.

SudOeste

Si (Con pérdida)

Y

SudEste

Si (Con pérdida)

En los dos casos habrá pérdidas de rendimiento que se deben valorar para decidir el peso que tendrán sobre el sistema fotovoltaico. En esta condiciones existen montajes que funcionan perfectamente, con rendimientos dentro de límites aceptables.

Oeste

Si (Con mayor pérdida)

Y

Este

Si (Con mayor pérdida)

En estos casos la pérdida de radiación es importante y obliga a aumentar la cantidad de módulos necesarios para una potencia determinada. Claro esta, que siempre hablando de tejados con inclinación hacia ese cardinal. Esta orientación en el montaje compromete el rendimiento de la instalación. Es una orientación que se trata de evitar en montajes fotovoltaicos cristalinos, pero se aplica. En la actualidad también se emplearse módulos fotovoltaicos fabricados con la técnica de deposición por capas del material fotoeléctrico, dado que como su precio va disminuyendo, se agregan módulos hasta conseguir la potencia. Cuando las condiciones lo admiten, corresponde otras veces, incluir en el diseño algún tipo de soporte para mejorar la orientación si no es posible ocupar otro lugar para montar los paneles fotovoltaicos. La orientación este u oeste es más frecuente en instalaciones de energía solar para agua caliente en las que el precio relativo de los paneles es menor que en fotovoltaica.

No

Sur o Norte

Es el caso de orientar el módulo fotovoltaico hacia el Sur, en el hemisferio Sur o hacia el Norte en el hemisferio Norte.

Esta orientación no se aplica en módulos cristalinos, en tejados con inclinación, por la baja cantidad de energía que entregará el módulo. Una solución para estos tejados con inclinación opuesta al Sol, es agregar un soporte que lo sitúe en forma horizontal. La orientación opuesta al Sol se aplica en superficies generadoras fotovoltaicas con tecnología por deposición de capas por su mejor captación de todos los tipos de radiación.

Montaje horizontal

El montaje horizontal es el de la inclinación que corresponde a lugares geográficos situados en el ecuador terrestre y zonas cercanas., de latitud 0º. Pero es además, la forma de montar el generador fotovoltaico más simple utilizada en todo el mundo.

La analizamos aparte del resto por tratarse de un montaje con inclinación de cero grados, aunque se aplica en cubiertas para viviendas como techados y cualquier otra de las superficies horizontales que existen en la edificación, incluido el piso.

Este montaje tiene la ventaja de que la mayor parte de la tablas de Radiación Solar dan el resultado de la radiación en el lugar, precisamente sobre el plano horizontal, así que los cálculos del sistema fotovoltaico se simplifican.

En síntesis, es un montaje muy utilizado y se debe contar con él como recurso para cualquier instalación que lo requiera, teniendo en cuenta que si le podamos dar inclinación, por poca que sea, mejorará su entrega de energía.

Si

Montaje horizontal

MontajeHorizontal

Conclusiones

Todos lo tipos de montaje se aplican en instalaciones fotovoltaicas adaptándolos a cada caso individual, aportando a aprovechar la Radiación Solar.

La limitación fundamental en la fotovoltaica hasta ahora, es el costo de los módulos generadores fotovoltaicos, o dicho de otra manera, siempre es posible aumentar la superficie fotovoltaica para llegar a la potencia que se desea alcanzar en la instalación, in extremis montándolos de espaldas al Sol y con el único objeto de captar la radiación indirecta difusa. Es obvio que esto no se hace porque el rendimiento en términos de electricidad, de un panel montado de esa manera es muy bajo y puede no compensar su valor monetario. pero es importante no perder de vista esta idea porque la rapidez con la que decrece el precio del kilovatio hora instalado es alta, sobre todo actualmente con los generadores fotovoltaicos fabricados a partir de técnicas de deposición de materiales fotoeléctrico sobre cualquier tipo de material.

En este sentido es conveniente irse acostumbrando a reemplazar la idea de módulo o panel por la idea más amplia de generador fotovoltaico.

El generador fotovoltaico no presenta problemas de acomodamiento porque está fabricado en forma de tejas para tejados, cristales para acristalar edificios o recubrimientos de muros exteriores.

La mejora tecnológica y la disminución de los costos le van quitando paulatinamente peso, a el problema de la orientación.

Fuentes:

Catálogo T-Solar.

NREL: Laboratorio Nacional de Energías Renovables, USA.

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