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Instalaciones de autoconsumo
15Nov, 23 15/11/2023Energía Solar

Cuando se invierte en energía solar, maximizar la producción de las instalaciones de autoconsumo es un objetivo común. En Smart Wallboxes hemos publicado esta guía para comprender las principales causas de las pérdidas de energía en las instalaciones de autoconsumo y cómo evitarlas.

Las instalaciones de autoconsumo instaladas desde 2015 han tenido un rendimiento entre un 7% y un 15% inferior al esperado, con algunas diferencias regionales. ¿Cómo puede evitarse este bajo rendimiento?

La guía sobre las pérdidas del sistema fotovoltaico incluye conceptos básicos de rendimiento solar, como el efecto de la inclinación, la orientación y la sombra en las métricas de producción. En esta guía explicamos cómo los equipos desajustados pueden causar pérdidas y analiza los efectos de los modificadores del ángulo de incidencia y las pérdidas nominales de los módulos.

Eficiencia de los paneles solares

Inclinación y orientación de las instalaciones de autoconsumo

El ángulo de los paneles afecta a la cantidad de radiación solar que recibe el sistema a lo largo de un año. Inclinar la instalación hacia el ecuador maximizará la irradiancia incidente y aumentará la producción.

Aprovechar al máximo el ángulo de incidencia solar también es importante para la producción. El ángulo de incidencia se refiere al ángulo de la superficie del panel con respecto a los rayos solares. Los ángulos de incidencia afectan a la cantidad de luz solar que atraviesa el cristal de la parte frontal del panel.

Estas pérdidas, medidas como el modificador del ángulo de incidencia, suelen oscilar entre el 3% y el 4,5%.

La suciedad, o acumulación de polvo y otros residuos en la superficie del panel, es una de las principales causas de pérdida de energía en las instalaciones de autoconsumo. En zonas con largas temporadas secas, se pueden provocar pérdidas del 5%. En regiones con frecuentes depósitos de polvo, puede añadir entre un 1% y un 2% a esa cifra, y las ubicaciones cercanas a zonas de mucho tráfico suelen tener otro 1% de pérdidas. En regiones donde llueve todo el año, las pérdidas por suciedad suelen rondar el 2%.

Paneles solares en tejado

Los parámetros de rendimiento según un estudio del Laboratorio Nacional de Energías Renovables sugieren que es habitual una pérdida por ensuciamiento del 5%. Según un modelo del NREL, una limpieza anual en un sistema con una pérdida de suciedad del 1,9% reduciría la pérdida a alrededor del 1,5%. Dos limpiezas al año podrían reducir la pérdida media al 1,3%, y tres limpiezas al año la reducirían aún más a una pérdida media anual del 1,2%.

Los pájaros y sus excrementos son otro problema de producción en las instalaciones de autoconsumo. Los excrementos de pájaros bloquean considerablemente una o dos células y es posible que no se eliminen con la lluvia. En los módulos sin diodos de derivación, el bloqueo total de una o dos células puede hacer que todo el módulo deje de funcionar. Smart Wallboxes aconseja una rápida limpieza manual de los excrementos de aves.

Las cargas de nieve son otro factor atenuante. Un estudio calculó pérdidas que oscilan entre el 10 y el 30% para sistemas de inclinación fija. Los factores de nieve pueden ser difíciles de modelar con precisión, por lo que recomendamos medir en un formato mensual.

Paneles solares en un tejado de pizarra

El sombreado es otro aspecto de vital importancia para el rendimiento de las instalaciones de autoconsumo. Es como comparar una célula solar sombreada con un atasco en una tubería. Cuando una célula está a la sombra, se reduce la corriente que pasa por toda la cadena de células. Los paneles incorporan diodos de derivación, que permiten al conjunto “saltarse” la célula sombreada, pero a costa de renunciar a la producción que podría haber obtenido de esa célula.

Dependiendo de si el sistema puede estar afectado por sombras se sugiere el uso de electrónica de potencia a nivel de módulo (optimizadores) o microinversores para evitar las pérdidas por sombreado.

Microinversor solar

Pérdidas ambientales

Los coeficientes de temperatura son otro factor a tener en cuenta en el rendimiento. Un coeficiente de temperatura se mide como el porcentaje de disminución de la producción de energía por cada aumento de 1 grado centígrado por encima del punto de referencia de 25 grados centígrados (77 grados Fahrenheit).

Algunos materiales de cubierta absorben más calor que otros, lo que afecta a su rendimiento. Los ángulos de los paneles pueden alterar la temperatura, los paneles montados en plano suelen calentarse más. El tipo de panel también influye. Los paneles de capa fina suelen tener un coeficiente de temperatura inferior al de los paneles solares monocristalinos o policristalinos.

Los módulos de sistemas con cadenas desparejadas o largas pueden perder entre un 0,01% y un 3% de la producción total. Los módulos desajustados con tolerancias de potencia ajustadas pueden provocar otro 1% de pérdidas en el sistema.

La degradación inducida por la luz se produce cuando las características eléctricas de las células solares de silicio cristalino cambian al exponerlas a la luz. Las pérdidas oscilan entre el 0,5% y el 1,5% y se producen en las primeras horas de exposición del nuevo panel.

placas fotovoltaicas

Las pérdidas de potencia nominal del módulo representan la pérdida debida a la diferencia entre la potencia declarada del módulo y su rendimiento real en condiciones de prueba estándar. En los módulos solares actuales no se producen pérdidas en esta categoría para los módulos modernos, ya que la mayoría reflejan con precisión los resultados de las pruebas estándar.

Sin embargo, algunos proveedores pueden indicar un rango de rendimiento, denominado “tolerancia de potencia”. Suele expresarse como un porcentaje más o menos. Por ejemplo, un panel de 250 W con una tolerancia de potencia de +/- 5% puede producir entre 237,5 W y 262,5 W.

Preocupación por los cables

Las pérdidas en el cableado suelen contribuir a otro 2% en las pérdidas del sistema. Si el proyecto utiliza cables más gruesos en tramos cortos, esas pérdidas pueden acercarse al 1%.

Varios componentes pueden provocar una caída de tensión en los circuitos, como las conexiones, los fusibles y las resistencias. Las diferencias de longitud o tamaño de los cables entre las cadenas paralelas también pueden introducir una caída de tensión.

Según un estudio, las pérdidas en las conexiones pueden contribuir a otro 0,5% de pérdida. Los conectores del cableado y los diodos de derivación tienen imperfecciones físicas que causan resistencia, lo que provoca pequeñas caídas de tensión.

La eficiencia del inversor mide la eficacia con la que la energía de CC se convierte en energía de CA. Los fabricantes de inversores proporcionan tanto un índice de eficiencia máxima para el rendimiento en condiciones ideales, como un índice de eficiencia ponderada para su rendimiento en una serie de condiciones.

dimensionar un sistema solar

Es importante tener en cuenta la eficiencia ponderada porque la eficiencia de un inversor cambiará en función de la capacidad que transporte. La mayoría de los inversores alcanzan su punto máximo en torno al 20% de carga y descienden ligeramente a medida que la carga alcanza el valor nominal de entrada máximo.

La saturación del inversor suele producirse en los sistemas en los días más soleados. Cuando la salida de CC de los paneles es superior a la cantidad de potencia de CC que puede convertir el inversor, se produce la pérdida por recorte.

La dilatación y contracción térmicas, la luz ultravioleta y los daños causados por las partículas arrastradas por el viento reducirán la producción de las instalaciones de autoconsumo con el tiempo. Las garantías de producción de los fabricantes de paneles solares proporcionan una estimación conservadora de la producción en caso de degradación de los paneles con el paso del tiempo.

Conclusión

Hay muchos factores que provocan perdidas en nuestras instalaciones de autoconsumo y que los instaladores deben conocer para evitarlas, minimizar las perdidas es muy importante de cara al rendimiento y la amortización de las instalaciones de autoconsumo.

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