El cálculo de sombras para paneles solares es una de las etapas de ingeniería más críticas en el dimensionamiento de cualquier proyecto fotovoltaico. Realizar un correcto cálculo de sombras para paneles solares garantiza que los módulos operen libres de obstáculos durante todo el año, evitando pérdidas silenciosas de generación por sombreado mutuo y la aparición de puntos calientes (hotspots) que degraden las celdas de forma irreversible.
En este contenido te compartiremos qué es el cálculo de sombras, cuál es su importancia y cómo lo puedes realizar de una forma fácil.
Índice
1. ¿Qué es el cálculo de sombras?
No hay una definición concreta de cálculo de sombras, pero esto se refiere a la medición que se realiza para conocer cuánto espacio debe haber entre un panel y otro, por medio de funciones y ecuaciones matemáticas.
Esto con el fin de que no se produzcan sombras que cubran a los demás paneles solares por los diferentes ángulos del sol que hay en el año y así su eficiencia sea continua.
2. Su importancia
Es necesario realizar esta medición porque a lo largo de todo el año la inclinación del sol varía, por lo consiguiente genera que las sombras sean más grandes o más pequeñas. No es lo mismo que hagas un aproximado de sombra en junio que en diciembre.
Es por ello, que se debe de tener en cuenta el solsticio de verano y el de invierno; en general el solsticio, es cuando el sol se posiciona en uno de los planos del ecuador.
En el caso del hemisferio norte que es donde se encuentra México entre los meses de marzo a septiembre se encuentra más inclinado hacia este astro, se puede aprovechar más la energía del sol porque hay menos sombras, esto da paso a la primavera y el verano.
Y viceversa, aproximadamente después de septiembre y después de marzo se da el otoño e invierno, lo cual posiciona a nuestro país más lejos del sol y por lo tanto se produce una mayor cantidad de sombra, este es el solsticio de invierno.
Ahora, que en ciertas ocasiones se trata de ahorrar el mayor espacio posible para la instalación de todos los paneles solares que cubran el consumo de tu cliente, por eso no es buena idea que no estés considerando el cálculo de sombras.
Porque si dejas poco espacio entre estos, cuando llegue el solsticio de invierno y se creen sombras más largas, provocarás que dichas sombras producidas por las estructuras de los paneles afecten a los que están por detrás, y así disminuyen la producción de energía.
3. ¿Cómo realizar el cálculo de sombras?
Ahora que hemos explicado cómo funcionan los solsticios, debes saber que cuando hagas la medición debes de tener en cuenta como si fuera invierno, para que durante todo el año los paneles estén libres de oscuridad.
Hay una ecuación matemática que te permite realizar el cálculo de sombras y te muestra cuál es el mínimo de distancia que debes dejar entre un módulo solar y otro.
Paso 1
Primeramente debes conocer cuánto es θz y este se obtiene cuando sumar la latitud del lugar donde realizarás la instalación + 23.5º, que representa los grados que el sol se inclina hacia el norte en el solsticio de invierno.
Paso 2
Ahora procede a averiguar cuanto es ɣ2 que representa la sombra que se producirá cuando estemos en otoño e invierno. Resta 90º (valor fijo) menos θz, que anteriormente calculaste.
Cómo último paso, podrás conocer cual es la distancia mínima que debe haber entre tus paneles solares para que no perjudique las sombras.
Ten en cuenta que
d= distancia mínima que tendrá que haber entre los paneles
b= el largo del modulo fotovoltaico
ɣs= el ángulo del sol específicamente en el solsticio de invierno
Fácilmente lo podrás realizar en tu calculadora.
Existen varias fórmulas para conocer la distancia mínima, pero consideramos que está en la más exacta, recuerda que esta es una distancia mínima, por lo tanto puedes dejar un espacio de sobra para evitar cualquier tipo de disfunciones por las diferentes posiciones del sol durante el día.
Conclusión
El efecto fotovoltaico se ve interrumpido ante la presencia de cualquier sombra, lo cual hace que en vez de producir energía esta se autoconsume; por ello es imprescindible el cálculo de sombras en toda instalación fotovoltaica.
¿Por qué Solarama te ayuda con el cálculo de sombras para paneles solares?
Solarama respalda a las empresas instaladoras mediante soporte técnico de ingeniería para revisar memorias de cálculo, planos de distribución de techumbre y selección del Balance del Sistema, con almacenes estratégicos en Yucatán (Mérida), Toluca (EDOMEX), Jalisco (San Pedro Tlaquepaque) y Nuevo León (Apodaca).
¿Qué tolerancia extra se debe añadir a la distancia mínima calculada?
Aunque la fórmula entrega la distancia crítica exacta para el mediodía solar de invierno, se recomienda añadir un margen de holgura de entre un 10% y un 15% para proteger el arreglo de sombras oblicuas generadas antes de las 10:00 AM y después de las 2:00 PM.
¿Cómo mitigar el impacto de sombras inevitables por obstáculos cercanos?
Cuando existan tinacos, pretiles o antenas imposibles de reubicar, se recomienda utilizar microinversores o módulos de celda partida (Half-Cut) con tecnología TOPCon, los cuales aíslan las pérdidas al área sombreada sin penalizar al resto del arreglo fotovoltaico.
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