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¿Qué es el cálculo del sombreado fotovoltaico?

Descubre cómo realizar el cálculo del sombreado en paneles fotovoltaicos tomando en cuenta la zona donde se encuentra el sistema fotovoltaico.


El cálculo del sombreado en paneles fotovoltaicos es una investigación detallada sobre los elementos arquitectónicos o naturales que rodean un sistema solar. Esta tiene como objetivo determinar cómo esos elementos podrían afectar la radiación solar incidente y generar sombras en las superficies captadoras de paneles solares.

En este artículo, analizamos qué es el cálculo del sombreado en paneles fotovoltaicos, los factores que lo influencian y cómo mitigar sus efectos. El cálculo del sombreado fotovoltaico no es una operación sencilla, ya que las sombras cambian de posición durante el día y el año debido al ángulo del sol.

Por lo tanto, asegúrate de utilizar un software fotovoltaico que te permita evaluar con precisión los sombreados derivados de obstáculos cercanos y lejanos al sistema a través de simples levantamientos fotográficos y creando un detallado diagrama solar del lugar de instalación.

¿Qué es el cálculo del sombreado en paneles fotovoltaicos?

El cálculo del sombreado fotovoltaico es el estudio detallado de los fenómenos de sombreado presentes en la zona donde se encuentra el sistema fotovoltaico. De hecho, cuando incluso una pequeña parte de un panel solar está oscurecida por una sombra, su capacidad para generar electricidad se reduce considerablemente. El cálculo del sombreado permite prever y comprender cómo las sombras influirán en la producción de energía solar del sistema. Esto es fundamental para maximizar la eficiencia y asegurar que tu inversión en energía solar sea rentable a largo plazo.

Factores que causan el sombreado fotovoltaico

El sombreado puede ser causado por varios factores:

  • edificios en el entorno: especialmente si son altos o están ubicados en la dirección de la radiación solar, pueden proyectar sombras sobre los paneles fotovoltaicos. Este fenómeno es más evidente durante las primeras horas de la mañana o al final de la tarde;
  • árboles y vegetación: los árboles y otras formas de vegetación pueden generar sombras estacionales o diarias según su ubicación y crecimiento;
  • estructuras cercanas: cualquier otra estructura, como postes o vallas, puede contribuir al sombreado según su altura y ubicación;
  • orografía del terreno: elevaciones en el horizonte y obstáculos lejanos que reducen las horas de irradiación solar durante el día y el año.

Cómo calcular el sombreado fotovoltaico

El cálculo del sombreado en paneles fotovoltaicos requiere un análisis exhaustivo de los obstáculos circundantes y sus posiciones con respecto a los paneles solares.

Los valores obtenidos luego se integrarán en el diagrama solar y se analizarán con un software fotovoltaico específico para verificar si durante ciertos períodos del año esos elementos causarán sombras en el sistema.

Pasos clave para calcular el sombreado fotovoltaico

  • Inspección del sitio de instalación, durante la cual se realiza un análisis inclinométrico para identificar objetos que podrían causar sombras;
  • estudio de la incidencia solar, que consiste en comprender el ángulo del sol en diferentes horas del día y estaciones. Esto implica analizar el movimiento del sol y los cambios en su posición angular durante el año. Esta información es crucial para determinar cuándo y desde dónde se proyectarán sombras en los sistemas;
  • identificación de las fuentes de sombra en el área circundante. Estas pueden incluir edificios cercanos, árboles, montañas u otras estructuras físicas. También se consideran elementos temporales, como grúas o vehículos, que podrían influir en el sombreado durante el día;
  • medición del azimut y la inclinación para evaluar el sombreado de estas fuentes. Esto es fundamental para calcular cuándo y cuánto la sombra influirá en los paneles solares;
  • optimización de la orientación y posición de los paneles solares. Esto puede incluir ajustes en el ángulo de inclinación de los paneles y la planificación de la posición de los elementos circundantes para reducir el sombreado en momentos críticos;
  • previsión y optimización a largo plazo: el análisis del sombreado no se limita a evaluar las sombras en un solo día. También es fundamental prever cómo cambiará el sombreado durante las diferentes estaciones del año. Estas predicciones a largo plazo ayudan a optimizar la eficiencia del sistema solar a lo largo del año.
Protección fotovoltaica en el diagrama solar - Solarius-PV

Protección fotovoltaica en el diagrama solar – Solarius-PV

 

Efectos del sombreado en la eficiencia

El sombreado reduce la cantidad de luz solar que alcanza las celdas fotovoltaicas, disminuyendo así su capacidad para generar electricidad. Este fenómeno se mide a menudo mediante el término coeficiente de sombreado, que cuantifica el efecto de las sombras en la producción de energía de los paneles solares.

Coeficiente de sombreado

El coeficiente de sombreado representa la fracción de la energía irradiada neta menos la energía perdida debido a las sombras. Este parámetro ayuda a los diseñadores a tomar decisiones informadas sobre la ubicación y orientación de los paneles. Además, es útil en el cálculo de pérdidas de energía y en la estimación de la producción total del sistema.

El cálculo de este coeficiente involucra un análisis detallado de la cantidad de luz solar que llega al panel durante diferentes momentos del día y estaciones. Un coeficiente de sombreado bajo indica un impacto significativo en la energía solar incidente en el panel y, por lo tanto, en la energía eléctrica producida por el mismo.

Por ejemplo, un coeficiente de 0.9 indica que la energía incidente en los paneles es el 90% de la disponible en ausencia de sombras y, por lo tanto, la presencia de sombras reduce la energía irradiada en el panel en un 10%.

Distancia entre filas de paneles fotovoltaicos

Cuando se trata de instalar paneles solares en una superficie, uno de los aspectos clave a considerar es la distancia óptima entre filas de paneles. La elección de la distancia entre filas depende en gran medida de la naturaleza de la superficie donde se colocará el sistema. Aquí hay algunos puntos a tener en cuenta:

  • superficie inclinada: si la instalación se realiza en una superficie inclinada, como un techo inclinado, los paneles solares generalmente se colocan en línea con la inclinación del techo. En este caso, la distancia entre filas de paneles no suele ser una preocupación principal, ya que sigue la inclinación natural de la superficie;
  • superficie plana: si el sistema se coloca en una superficie plana (como un terreno o una cubierta plana), es crucial calcular cuidadosamente tanto la inclinación de los paneles como la distancia entre filas. Esto es especialmente importante para evitar sombreados causados por los propios módulos, sobre todo considerando el ángulo del sol durante diferentes horas del día y en diferentes épocas del año.
Inclinación 30-35° - Dirección Sur

Inclinación 30-35° – Dirección Sur

L= latitud – D= distancia entre filas – β= ángulo de inclinación (tilt) – g= azimut – α= altura solar

Para determinar la distancia ideal entre filas de paneles solares, es necesario calcular tanto la altura como la distancia entre una fila de módulos y otra, de modo que los paneles delanteros no proyecten sombras sobre los posteriores, un fenómeno conocido como sombra portante.

Si la distancia entre filas no se calcula con precisión, es posible que los módulos en la fila delantera proyecten sombras sobre los de la fila posterior, reduciendo así la eficiencia general del sistema.

Para gestionar eficazmente el sombreado y asegurar resultados confiables, puedes utilizar un software fotovoltaico capaz de calcular automáticamente la distancia mínima entre filas de paneles solares en diversas superficies, ya sean horizontales, verticales o inclinadas.

solarius-pv
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