Placas solares baratas, nuevas reglas de diseño de instalaciones
La optimización de un diseño de una instalación solar fotovoltaica para un tejado comercial ha variado significativamente en los últimos años. Cuando, hace 6 ó 7 años, el precio del módulo solar fotovoltaico era unas 5 veces superior al actual, el diseño generalmente pasaba por maximizar la producción, es decir situar los módulos mirando perfectamente al sur y con la inclinación óptima (alrededor de 30º) para la mayoría del territorio español. Además, la obtención de una prima bastante elevada en su momento empujaba hacia la misma optimización.
En la actualidad, con la existencia de placas solares baratas, unas 5 veces más económicas que hace unos años, y sin la existencia de ninguna prima, el objetivo ha cambiado. Ahora, nuestra máxima para el diseño será la obtención de la mejor rentabilidad posible de la instalación, que en este caso no tiene por qué ser la solución que maximice la producción.
Inclinación y orientación óptimas de los módulos solares
Las tendencias actuales en los diseños de tejados solares utilizan cada vez más la optimización del sistema como la manera de reducir los costes de instalación y mantenimiento del sistema.
Cada diseñador del sistema se enfrenta a una disyuntiva. Para maximizar la luz del sol en cada módulo, el diseñador puede inclinar el módulo en su punto de máximo rendimiento, necesitando cierto espacio entre filas de placas solares. Pero esto reducirá el número de módulos que pueden caber en una superficie dada. Alternativamente, el diseñador puede colocar los módulos más cerca, y reducir la inclinación para minimizar el sombreado. En lenguaje de ingeniería, este es un compromiso entre la densidad de energía (rendimiento máximo por módulo) y densidad de potencia (kW máximos por metro cuadrado).
Con una superficie dada, una menor inclinación del módulo fotovoltaico implicará un mejor uso de la superficie, es decir, podremos introducir más potencia de placas solares en el mismo espacio. La industria se mueve hacía diseños con baja inclinación y aprovechamiento máximo del espacio, se sacrifica la maximización de energía extraída por módulo en aras de la obtención de la máxima potencia por metro cuadrado de cubierta. Incluso en algunas ubicaciones se plantea tener módulos orientados al este y al oeste alternativamente, para maximizar la potencia instalada por superficie.
Las herramientas actuales permiten realizar múltiples simulaciones de las variantes hasta encontrar la óptima para cada proyecto. En muchas ocasiones el óptimo no es una configuración aparentemente obvia, permitiéndonos así maximizar cada proyecto.
Dada la caída de precio de los módulos e inversores, la optimización del sistema presenta una oportunidad de mejorar la rentabilidad de un proyecto. La optimización puede mejorar el rendimiento sin aumentar el coste.
Como resultado, muchas empresas de ingeniería han comenzado a centrarse en el desarrollo de técnicas de optimización que se pueden aplicar para encontrar los diseños más rentables en cada proyecto, sitio por sitio. Esto es particularmente común en los sistemas comerciales: el tamaño del sistema es lo suficientemente grande como para que la optimización valga la pena. Cada lugar y perfil de cliente es suficientemente original para exigir un análisis personalizado. La optimización pasa por la simulación de diversas opciones técnicas así como financieras, encontrando un óptimo general del proyecto.
Optimización de la orientación
Muchos tejados no están perfectamente orientados al sur. Esta situación obliga al diseñador a decidir entre hacer coincidir los módulos hacia el sur para maximizar el rendimiento energético o situarlos en la dirección del edificio para maximizar el número de módulos que pueden caber en el tejado.
Además, cabe un segundo criterio; a qué hora del día la energía es más valiosa para el usuario. Algunos usuarios pueden tener una energía más cara a ciertas horas o un consumo más elevado en otras, que determine la necesidad de tener en cuenta esta situación para maximizar el rendimiento.
Si sabemos que una parte de la energía se va a verter, el precio de la electricidad es mayor por la tarde, así que este puede ser un criterio más para la optimización.
De la correcta baremación de todas las variables derivará la optimización del sistema. Como ya hemos comentado, dicha optimización es tanto técnica como económica.
Inversor / diseño a nivel de módulo y tolerancia a la sombra
La existencia de nuevas tipologías de inversores; inversores de string trifásicos, microinversores y optimizadores, se abren las opciones de diseño más allá de los inversores centrales estándar.
Las consideraciones de estas nuevas tipologías de inversores crea la necesidad de tener en cuenta los distintos cableados de continua y alterna, que serán distintos para cada opción. También se debe tener en cuenta la mayor mano de obra durante la instalación, y por supuesto también la mayor modularidad y facilidad de reemplazo fácil.
Además, con la optimización a nivel de módulo, los sistemas pueden ser diseñados permitiendo ciertas sombras. Históricamente un buen diseño de una instalación eliminaba todos los módulos que estuviesen en sombra. Sin embargo, con la disponibilidad de placas solares baratas, ahora tiene más sentido añadir selectivamente algunos de esos módulos, sobre todo si sólo están a la sombra en los meses de invierno, cuando la productividad es menor. Además, sólo recientemente los nuevos programas de software permiten los cálculos detallados de las sombras, permitiendo analizar rigurosamente las pérdidas por sombras y evaluar el sistema de costo-beneficio de la adición de módulos problemáticos.
Una nueva era de diseño de sistemas solares fotovoltaicos
Cuando los desarrolladores de sistemas solares fotovoltaicos aumentan su sofisticación y abrazan estas técnicas de optimización, son capaces de implementar proyectos de energía solar de bajo costo sin sacrificar la calidad. La época del diseño del campo solar mirando al sur e inclinado 30º ha llegado a su fin. Ahora, con menores costos de hardware y más desarrolladores con experiencia, los técnicos están realizando un análisis profundo de cada proyecto, dándose cuenta que una inclinación inferior y un espaciamiento apretado pueden mejorar significativamente la economía del sistema, consiguiendo así un sistema optimizado técnica y económicamente.
