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Pérdidas por sombra en fotovoltaica

Pérdidas por sombra en fotovoltaica: ¿Qué límites se aceptan?

08/11/2023
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Las pérdidas por sombra en un sistema fotovoltaico pueden tener un efecto adverso en su rendimiento y, en última instancia, en la rentabilidad del proyecto. Por lo tanto, es importante establecer límites aceptables de pérdidas por sombra para garantizar una eficiencia óptima del sistema.

Pérdidas Máximas Admisibles

El valor máximo de pérdidas por sombra admisibles dependerá de diversos factores, incluyendo el tipo de aplicación (CTE, 2022),  el tamaño del sistema y los costos operativos y de mantenimiento. Entre estos tipos de aplicaciones podemos encontrar tanto casos generales como aplicaciones de integración arquitectónica.

Efecto de una sombra

Los paneles solares se agrupan en conexiones en serie en las llamadas Cadenas o Strings. Después se pueden conectar en diversas combinaciones con uno o varios inversores. La cuestión principal que afecta a las necesarias conexiones en serie es que la globalidad de la cadena funciona de manera restrictiva. Toda la cadena funciona de igual modo que el módulo en peores condiciones. Esto puede resultar fatal si nuestros suministro depende de esta generación, como en las instalaciones aisladas.

Este mismo concepto es aplicable para las cadenas de células fotovoltaicas que componen el panel. En consecuencia, si una de estas células se ve afectada por sombreado parcial, en términos simples, podemos decir que esta célula actúa como una "resistencia" y disipará la electricidad generada por las demás células en forma de calor, (Castrillón, 2022). Esta disipación de calor puede originar un Punto Caliente o Hot Spot en inglés.

Para evitar esto, cada cadena de células (La longitud de la cadena depende del fabricante y tecnología) dentro de un módulo está protegida con un diodo bypass, que desempeña la siguiente función.

Cuando se produce sombreado parcial en el módulo, algunas células dejan de generar tensión, provocando una disminución de la tensión y haciendo que el diodo invierta su polaridad, (Garcìa, et al., 2003). En este momento, el diodo se abre y permite que la corriente fluya a través de él. De esta manera, se desactiva una fila de células y las demás continúan funcionando en condiciones normales.

Con el mismo principio de funcionamiento se instalan diodos que protegen cada panel fotovoltaico.

Qué es y cómo se usa un diagrama de trayectorias solares

Un diagrama de trayectorias solares es una herramienta esencial para comprender la ubicación y la trayectoria del sol a lo largo del día y el año en un lugar específico, (Lamigueiro, 2013). Este diagrama representa gráficamente el movimiento aparente del sol en el cielo desde el amanecer hasta el atardecer y cómo varía su altura en diferentes momentos del día y estaciones del año.

Para utilizar un diagrama de trayectorias solares, se deben tener en cuenta factores como la latitud y la longitud del sitio de instalación, así como la inclinación y orientación del panel solar. Estos datos permiten calcular la cantidad de radiación solar incidente en la superficie del panel a lo largo del tiempo, lo que ayuda a optimizar el diseño y la eficiencia de un sistema fotovoltaico. 

Ejemplo de uso

Un buen uso que le podemos dar al diagrama solar es el del cálculo de las pérdidas por sobra. Para ello debemos de superponer el perfil de obstáculos con el diagrama de trayectorias del sol permitiéndonos calcular las pérdidas por sombreado de la irradiación solar que incide sobre la superficie, a lo largo de todo el año. Para ello se han de sumar las contribuciones de aquellas porciones que resulten total o parcialmente ocultas por el perfil de obstáculos representado. En el caso de ocultación parcial se utilizará el factor de llenado. Como aproximaciones generales usaremos factores de entre los valores 0,25, 0,50, 0,75 ó 1.

Referencias bibliográficas

  • Castrillón, D. S. (2022). Detección de puntos calientes en sistemas fotovoltaicos. Recuperado de: http://hdl.handle.net/20.500.12622/5857
  • Documento Básico de Ahorro de Energía, (DB HE) (2022). CÓDIGO TECNICO DE EDIFICACIÓN.
  • Garcìa, M. A., Herrmann, W., Böhmer, W., & Proisy, B. (2003). Thermal and electrical effects caused by outdoor hot‐spot testing in associations of photovoltaic cells. Progress in photovoltaics: research and applications, 11(5), 293-307.
  • Lamigueiro, O. P. (2013). Energía solar fotovoltaica. Creative Commons ebook. España

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