Instalación de placas solares, todo lo que debes saber

La correcta instalación de las placas solares y su ubicación tiene un gran impacto en la eficiencia de la instalación y en la rentabilidad resultante de su uso, por lo que debe prestarse mucha atención.

Para que los paneles fotovoltaicos alcancen la máxima eficacia, hay que encontrar un lugar poco o sin sombreado para ellos y colocarlos en una posición óptima, donde absorban la mayor parte de la radiación solar.

La instalación propiamente dicha consiste en fijarlos para que no se dañen con el viento o la nieve y, por supuesto, en conectar los cables eléctricos e instalar los accesorios necesarios.

Instalación de placas fotovoltaicas: en qué lado de la casa

Expertos en la instalación de placas solares Ávila, explica como es considerable – para obtener 1 kW de potencia máxima se necesitan células con una superficie de casi 7 m2 -, por lo que no mucha gente se decide a colocarlos en una parcela cercana a la casa, porque no suele haber espacio suficiente para ellos, y si se tiene en cuenta que no pueden estar a la sombra, puede resultar que simplemente no hay espacio suficiente. La mayoría de las veces se instalan en el tejado o en la fachada.

En primer lugar, los paneles no molestan a nadie allí, y en segundo lugar, están a una altura tal en relación con otros objetos que hay muchas posibilidades de no estar a su sombra.

La mayor eficiencia y rendimiento de los módulos fotovoltaicos se consigue colocándolos de forma que su superficie activa esté orientada al sol. Sin embargo, esto sólo es posible durante un corto periodo de tiempo con paneles fijos, debido al constante movimiento de la Tierra en relación con nuestra estrella, es decir, el movimiento aparente del Sol a través del cielo.

Lo más ventajoso es orientar los paneles hacia el sur e inclinarlos en un ángulo de 30-40° con respecto a la horizontal, y cuanto mayor sea la desviación de esta posición, menor será la energía producida.

Sin embargo, incluso con los paneles orientados al sureste o al suroeste e inclinados a 25-55°, el rendimiento energético sigue siendo satisfactorio: 90-95% del máximo. Si los paneles están orientados al este o al oeste, una inclinación de 25° a 40° da un rendimiento del 80-90% de la energía posible en la configuración óptima.

En invierno, es más ventajoso colocar los paneles más verticalmente, pero como la mayor importancia para el rendimiento energético total se debe al funcionamiento de los paneles en verano, es mejor no superar un ángulo de 60°.

Si la mayoría de los consumidores trabajan en un periodo corto de tiempo durante el día, a la hora de planificar la colocación de los paneles fijos, conviene tener en cuenta que con una mayor demanda de energía por la tarde, es ventajoso orientar los paneles hacia el suroeste, y con una mayor demanda de energía antes del mediodía – hacia el sureste.

La situación menos favorable, a excepción, claro está, de los paneles orientados al norte (instalarlos en esa posición no sirve para nada), es cuando hay que orientarlos al este y los aparatos eléctricos se utilizan principalmente por la tarde. Entonces, la radiación solar directa llega a la superficie de las células en un ángulo desfavorable, por lo que no alcanzan su máxima potencia.

Por supuesto, es posible alcanzar la potencia supuesta en ese momento, utilizando un número suficientemente grande de paneles, pero hay que tener en cuenta en qué medida esto afecta a la rentabilidad de la inversión.

La contaminación de los paneles es de gran importancia para la eficacia de la instalación. Por esta razón, no se recomienda colocarlos en horizontal. El ángulo de inclinación mínimo para garantizar su limpieza relativa es de 20°.

Placas fotovoltaicas en el tejado

Si los paneles están divididos en campos con distintos ángulos de inclinación o orientados en distintas direcciones del mundo, cada uno de ellos requiere un inversor distinto, a menos que tenga varias entradas independientes.

Control del posicionamiento de los placas fotovoltaicas

La orientación de los paneles fotovoltaicos hacia el sol, para que su radiación llegue a las células fotovoltaicas siempre en ángulo recto, requiere una rotación continua de los paneles con respecto al eje vertical y horizontal.

Esto se hace mediante trazadores, soportes con mecanismos controlados automáticamente que mueven los paneles para seguir el movimiento aparente del sol a través del cielo.

Aunque la solución parece ser excelente, rara vez se utiliza. Las investigaciones han demostrado que, aunque teóricamente la cantidad de energía obtenida de los paneles colocados en un seguidor puede ser un 30% mayor que la de los paneles fijos colocados de forma óptima para nuestra latitud, en la práctica esta ganancia es incluso la mitad.

Esto se debe en parte a la necesidad de protegerlos del viento: cuando éste es fuerte, los paneles se colocan automáticamente en posición horizontal.

Los rastreadores aumentan el coste de hacer una instalación grande (formada por al menos varias docenas de paneles) en un 20% aproximadamente, y una pequeña (formada por unos pocos) en un porcentaje aún mayor.

Si además tenemos en cuenta el coste de su mantenimiento y posibles reparaciones, la conclusión es que no merece la pena el uso de trazadores en los sistemas domésticos a los precios actuales de la energía. Además, los paneles fotovoltaicos giratorios necesitan mucho espacio.

Refrigeración de placas fotovoltaicas

Los paneles se calientan por el sol y también como resultado de la corriente que circula por ellos, y un aumento de 1ºC en la temperatura de una célula policristalina provoca una disminución de su potencia de aproximadamente un 0,5%. Su potencia máxima se mide a 25ºC, mientras que durante el funcionamiento en verano sucede que supera significativamente los 50ºC.

Entonces, un panel con una potencia nominal de 250 W proporciona menos de 220 W a una intensidad de radiación de 1000 W/m2. Esto debe tenerse en cuenta durante la instalación y hay que procurar ventilar los paneles para que el aire fluya libremente a su alrededor.

Por este motivo, es mejor colocarlos en una zona abierta, cerca de la casa o en un tejado plano. A menudo, la práctica de montarlas unos centímetros por encima de la pendiente de un tejado inclinado, en un plano paralelo a ella, no provoca una caída significativa de la eficiencia (menos del 5%), pero colocarlas directamente sobre el tejado, sin asegurar la ventilación por debajo, ya supone un 10% menos de rendimiento energético.

Sombreado de las placas fotovoltaicas

Una sombra en un panel fotovoltaico significa que llega menos energía solar a las células. Un gran problema es que incluso si sólo una pequeña parte de una célula está a la sombra, por ejemplo por una hoja pegajosa, todas las células conectadas a ella proporcionan menos energía.

Así, puede ocurrir que, a pesar del tiempo soleado, no funcione en absoluto debido a una contaminación relativamente menor o a la sombra de una sección del panel.

Por ello, incluso los postes, mástiles o cables eléctricos de aspecto aparentemente inofensivo que proyectan una pequeña sombra son un problema. Mantén una buena distancia de ellos cuando instales los paneles, y cualquier parte móvil, como las antenas, debe trasladarse a otra pendiente del tejado.

La energía de las células no sombreadas se pierde debido al flujo de corriente inversa a través de las células sombreadas conectadas, que se comportan como resistencias.

El resultado es que su temperatura aumenta. El sobrecalentamiento local de los paneles, es decir, la formación de los llamados puntos calientes, es peligroso para los paneles.

El sobrecalentamiento de la célula provoca tensiones que pueden destruir la capa protectora de la célula o incluso la propia célula. Pero esto sólo ocurre si el panel ya estaba ligeramente dañado mecánicamente (con una microfisura), lo que provocó el efecto de punto caliente, y el sombreado lo agravó.

Cómo evitar los efectos del sombreado

Los fabricantes utilizan soluciones para minimizar los efectos del sombreado. Por lo general, los paneles están equipados con diodos de derivación, que desconectan las células que están a la sombra para que no interfieran con otras células.

La corriente fluye entonces a través del diodo en lugar de a través de la tira de células conectadas. Merece la pena prestar atención a cuántos diodos tiene el panel. En los dispositivos más populares con células de silicio cristalino, las filas de diez o doce células están dispuestas en seis filas y suelen estar divididas en tres secciones independientes, cada una con un diodo.

El sombreado de una pequeña sección puede hacer que se apague 1/3 del panel. Si sólo hubiera uno, todo el panel dejaría de funcionar.

Aparte de los paneles construidos con células cristalinas cuadradas, también hay módulos de capa fina, formados por células muy estrechas que recorren toda la longitud del panel. Están dispuestas en paralelo en una fila.

En consecuencia, el sombreado de algunas o todas las celdas sólo provoca una caída parcial de la producción del módulo.

Pero si una célula está completamente en la sombra y no funciona, todo el panel se apaga mediante un diodo – en los módulos de este tipo suele haber un solo diodo. La distribución y combinación de celdas en el panel debe tenerse en cuenta a la hora de determinar su posición.

Colocación de los paneles para evitar la nieve

Cuando los paneles están inclinados en un ángulo no demasiado alto, en invierno la nieve se acumula sobre ellos, que se derrite y se desliza hacia abajo. Si tiene un panel con células cristalinas, en el que las secciones independientes están formadas por filas de células alineadas a lo largo de un eje vertical, todo el panel no funciona hasta que la nieve se ha derretido por completo. Pero si se gira 90º, las filas de celdas se alinean a lo largo del eje horizontal.

Entonces, una de las secciones quedará expuesta ya después de que la nieve se haya derretido parcialmente y la producción de energía comenzará antes. En el caso de las células de película fina, esto ocurre cuando las células discurren a lo largo de un eje vertical, porque entonces ninguna de las células está totalmente cubierta.

Cuanto más verticalmente se coloquen los paneles, menos problemática será la acumulación de nieve y otros tipos de suciedad en ellos. Del mismo modo, a la hora de determinar la posición de los paneles, hay que tener en cuenta la sombra de los objetos vecinos y colocar los paneles en posición vertical u horizontal en función del movimiento de la sombra.

Para estar seguro de cuál es la posición que da el mejor efecto, es necesario simular el funcionamiento de la instalación en ambas variantes – tal posibilidad la proporcionan los programas informáticos profesionales.

Debido a que el rendimiento energético es mucho mayor en verano que en invierno, es más importante evitar los efectos de las sombras de los objetos vecinos que no permitir que los paneles queden cubiertos por la nieve.

Protección contra el rayo en los sistemas fotovoltaicos

Los sistemas fotovoltaicos están sujetos a un riesgo importante de daños por rayos. Cuando la instalación está especialmente expuesta, es decir, cuando no hay otros objetos alrededor, debe protegerse de la caída directa de rayos mediante un cortocircuito, que define una zona de protección dentro de la cual se encuentran todos los paneles.

Si el edificio en el que se van a instalar los paneles cuenta con un sistema de protección contra el rayo externo, se debe prestar atención a que se mantengan las distancias de seguridad requeridas entre los paneles y el sistema de protección contra el rayo.

Si no hay una instalación externa en el edificio, no se hace sólo para la instalación fotovoltaica, porque podría inducirla a sobretensiones perjudiciales.