Dar una correcta inclinación y orientación a los paneles fotovoltaicos es imprescindible para optimizar la producción fotovoltaica anual, sin embargo, la opción más económicamente rentable y segura no es necesariamente la que maximiza la generación solar.
La inclinación de los módulos fotovoltaicos tiene un impacto significativo más allá de la producción del sistema, también afecta a la inversión total del proyecto, al aprovechamiento del espacio disponible y a las cargas transmitidas a la cubierta.
ÍNDICE DE CONTENIDOS
- Impacto sobre la inversión requerida
- Impacto sobre la producción fotovoltaica anual
- Impacto sobre el espacio disponible
- Impacto sobre las cargas transmitidas a la cubierta
- Conclusiones y recomendaciones
IMPACTO SOBRE LA INVERSIÓN REQUERIDA
Las estructuras soporte de los paneles fotovoltaicos constituyen una de las partidas con más peso del presupuesto de una instalación de autoconsumo, además, su impacto sobre la inversión total aumenta cuanto mayor es el tamaño de la instalación.
| Potencia | Peso de la estructura soporte sobre el presupuesto total |
|---|---|
| 10 [kWp] | ~ 28% |
| 50 [kWp] | ~ 31% |
| 100 [kWp] | ~ 34% |
Los valores listados en la tabla anterior son válidos para proyectos que usen estructuras metálicas de tipo triangular a 30º, que son las más usadas en España al dar una inclinación que optimiza la producción fotovoltaica anual, al menos en la península ibérica.
Inclinación ideal en España ~ Latitud del emplazamiento – 10º
| Ciudad | Latitud | Inclinación ideal |
|---|---|---|
| Tarifa | 36,0º | ~ 26,0º |
| Madrid | 40,0º | ~ 30,0º |
| Gijón | 43,5º | ~ 33,5º |
No obstante, las estructuras convencionales son muy costosas comparadas con otras soluciones disponibles actualmente, como son los sistemas este-oeste de baja inclinación, las fijaciones de hormigón para cubiertas planas (< 5º) o los soportes de tipo coplanar.
| Tipo de estructura | Ahorro respecto una estructura triangular de aluminio de 30º | Ahorro sobre la inversión total del proyecto (ref. 100 [kWp]) |
|---|---|---|
| Estructura este-oeste | ~ 25% | ~ 6% |
| Estructura de hormigón | ~ 50% | ~ 12% |
| Estructura coplanar | ~ 75% | ~ 18% |
IMPACTO SOBRE LA PRODUCCIÓN FOTOVOLTAICA ANUAL
Desviar los paneles del Sur y/o darles una inclinación menor a 30º no es óptimo y reduce la generación anual total. A continuación se indican las pérdidas provocadas según el caso, calculadas con SolarEdge Designer para una latitud de 40º (en la península ibérica oscila de 36º a 43,5º):
| I \ A | 0º | 30º | 60º | 90º |
| 0º | 14% | 14% | 14% | 14% |
| 10º | 7% | 8% | 10% | 14% |
| 20º | 3% | 4% | 7% | 16% |
| 30º | 0% | 2% | 6% | 18% |
Es interesante señalar que las pérdidas por orientación se vuelven prácticamente despreciables para superficies con inclinaciones por debajo de los 10º, es decir, el azimut tiende a tener mayor importancia a medida que crece la inclinación.
Por último, indicar que la inclinación de los paneles también afecta a cómo se reparte la radiación solar captada a lo largo del año. La tendencia en la mayoría de ubicaciones es que, a medida que aumenta la inclinación, mejore la generación en otoño-invierno, sin embargo, esto es perjudicial para los meses de verano – primavera más allá de los 30º.
Este efecto puede tener importancia para determinados usuarios con un consumo muy estacional, como hoteles y regadíos, sin embargo, por regla general no es un aspecto determinante. A continuación se indica como varía la captación solar para diferentes casos respecto una inclinación base de 0º.
| Inc. | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 0º | 0% | 0% | 0% | 0% | 0% | 0% | 0% | 0% | 0% | 0% | 0% | 0% |
| 10º | 14% | 11% | 8% | 5% | 3% | 2% | 3% | 6% | 10% | 14% | 17% | 16% |
| 20º | 25% | 20% | 14% | 8% | 3% | 2% | 3% | 9% | 17% | 26% | 32% | 30% |
| 30º | 34% | 26% | 17% | 7% | 1% | -2% | 1% | 9% | 20% | 34% | 43% | 41% |
| 40º | 39% | 29% | 16% | 4% | -5% | -8% | -5% | 5% | 21% | 39% | 50% | 48% |
Cabe aclarar que la captación solar y la producción fotovoltaica no son directamente proporcionales debido al aumento de las pérdidas por temperatura asociadas al incremento de la irradiancia incidente, es decir, si la radiación captada crece un X%, la producción no se acrecentará en la misma proporción, sino algo menos.
IMPACTO SOBRE EL ESPACIO DISPONIBLE
Las estructuras triangulares convencionales también tienen la desventaja de aprovechar peor la cubierta disponible, ya que cuanto mayor es la inclinación, más crece la distancia mínima necesaria entre filas de paneles para evitar que se sombreen unas a otras.
d = h / tan (61 – Ф) donde Ф ≡ latitud del emplazamiento
Por ejemplo, tomando de referencia una cubierta a dos aguas (este-oeste) con 10º de inclinación y de 10 x 25 [m] ubicada una latitud de 40º, la potencia instalable para distintas configuraciones serían las siguientes para un panel solar típico de 400 [Wp] y 1 x 2 [m] situado en posición vertical:
| Configuraciones | Distancia filas | Potencia instalable | Pérdidas | Ponderación |
|---|---|---|---|---|
| 30º / Sur | 260 [cm] | 19,2 [kWp] | 0% | 19,2 [kWp] (0,077 [kWp/m2]) |
| 20º / Sur | 180 [cm] | 22,4 [kWp] | 3% | 21,7 [kWp] (0,087 [kWp/m2]) |
| 10º / Este-Oeste | 0 [cm] | 38,4 [kWp] (0,15 [kWp/m2]) | 14% | 33,0 [kWp] (0,132 [kWp/m2]) |
Cabe aclarar que la columna ponderación indica la potencia pico instalable corregida teniendo en cuenta las pérdidas por inclinación y orientación sufridas en cada caso, así como su valor por metro cuadrado en proyección horizontal 250 [m2].
IMPACTO SOBRE LAS CARGAS TRANSMITIDAS A LA CUBIERTA
Puntualmente es posible toparse con cubiertas ligeras en las que sea fundamental reducir al máximo las cargas introducidas por peso y, sobre todo, por la acción del viento, que también determina el peso de los lastres requeridos si la superficie de apoyo no es perforable.
Como se analizó en publicaciones anteriores, la presión que el viento transmite a la cubierta a través de los módulos es directamente proporcional al cuadrado del seno de la inclinación, por lo que una pequeña reducción de este ángulo puede disminuir en gran medida las cargas transmitidas.
Solidez estructural | Cargas provocadas por los paneles solares
| Ángulo de inclinación | Reducción de la acción del viento respecto 30º |
|---|---|
| 30º | 0,00% |
| 25º | 28,56% |
| 20º | 53,21% |
| 15º | 73,21% |
| 10º | 87,94% |
| 5º | 96,96% |
| 0º | 100,00% |
Aunque esta cuestión puede que no sea condicionante en la mayoría de proyectos, si que es un aspecto importante a tener en cuenta a la hora de valorar los pros y contras de dar una determinada inclinación a los paneles fotovoltaicos, sobre todo en zonas costeras donde el viento supone un peligro considerable.
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
En mi opinión, a la vista de estos resultados, en cubiertas planas lo ideal es recurrir a estructuras que den una inclinación de 10-20º a fin de evitar sufrir pérdidas considerables y reducir en gran medida la acción del viento, así como aprovechar mejor el espacio disponible.
En cualquier caso no recomiendo recurrir a estructuras con inclinaciones por encima de los 30º incluso si los consumos se concentran en los meses de invierno / otoño, ya que los costes aumentan demasiado y el sistema se vuelve muy vulnerable al viento, a parte de requerir una distancia entre filas de paneles bastante elevada.
Para tejados con inclinaciones de 10-40º considero que lo mejor es colocar los paneles de manera coplanar a la cubierta, ya que la reducción de costes compensa con creces la pérdida de producción, eso sí, siempre y cuando la desviación respecto al Sur no supere los 90º.
Esta configuración además tiene la ventaja adicional de ser la solución más estética, gracias a ello se previenen bastantes problemas con los ayuntamientos a la hora de solicitar los permisos municipales que correspondan, ya que muchos técnicos municipales rechazan proyectos que puedan suponer un impacto visual considerable o que afecten al entorno arquitectónico de la zona.
Excelente, sobre esto es muy ilustrativo el grafico del idae que tienes ahora mismo en la home.
https://autarquiapersonal.com/wp-content/uploads/2021/01/abaco-perdidas-colocacion.png?strip=info&w=547
De vez en cuando sale algun modulo defectuoso y hay que comprobar la Voc de todos los del string y en caso de instalacion coplanar resulta complicado acceder a los cables. Tienes alguna recomendación para facilitar el mantenimiento como dejar espacio cada 2 strings u otra ?
Buenas tardes Ovidio,
Lo ideal, cuando los paneles se colocan de manera coplanar, es dejar espacios entre los grupos de módulos para poder acceder a cualquiera de ellos sin tener que pisar otros; también es una buena práctica tratar de hacer strings similares y repartidos homogéneamente, aunque esto en muchas cubiertas es difícil de lograr. Algunos ejemplos de esto los puedes ver en el último apartado de esta otra entrada:
https://autarquiapersonal.com/2023/06/01/se-puede-pisar-un-panel-fotovoltaico/
Para medir la tensión de los strings puede hacerlo a la entrada de los inversores o incluso con el propio sistema de monitorización, esto siempre y cuando se trate de un inversor típico con 1-2 strings por MPPT, si es centralizado esto no es viable de manera remota.
Es importante que el plano de strings del proyecto o memoria as-built se corresponda con la realidad para poder llevar a cabo un mantenimiento adecuado y saber donde se ubica físicamente cada string y en qué entrada del inversor está conectado.
Para detectar paneles defectuosos el método más rápido si no cuenta con optimizadores de potencia ni microinversores que permitan la monitorización panel a panel es con una cámara termográfica, aunque es una herramienta algo costosa. La verdad es que nunca he utilizado una, pero he visto en los vídeos de otros técnicos que permite localizar paneles defectuoso con bastante facilidad, le dejo algunos aquí:
https://www.youtube.com/shorts/LY_SOwu4TzA
https://www.youtube.com/shorts/VrPOAiM5nZE