Así como acaban de leer, si toleramos el 10% de sombras en una instalación fotovoltaica podría ser más rentable
Los ingenieros dedicados a la rama solar, toman en cuenta las sombras que podrían arruinar los arreglos fotovoltaicos. “Evita la sombra” es una regla compleja de realizar. Los diseñadores optimizan los arreglos en un rango específico del día y tiempo; normalmente de 10 a.m. a 2 p.m. en el solsticio de invierno. En los arreglos fotovoltaicos comunes con un día de sombra, los diseñadores pueden tomar en cuenta modelos usando reglas básicas en la latitud del proyecto.
A continuación, se presenta una manera innovadora que se puede realizar utilizando un software:
Cada vez más diseñadores en sistemas están buscando optimizar las sombras
Existe software que puede ayudar a diseñadores fotovoltaicos, por ejemplo: Sketchup que cuenta con la opción de añadir coordenadas reales de la instalación para así obtener resultados convincentes. También contiene una barra donde se puede mover los meses del año y las horas; sin embargo, el conocimiento de solarimetría es de suma importancia, un diseñador que no conoce de solarimetría tendría que estar verificando las sombras cada mes, hora tras hora, para estar seguro que los paneles solares no serán sombreados. Tradicionalmente un diseñador busca evitar las sombras en una instalación fotovoltaica más críticas durante todo el año; dicha sombra se presenta el 21 de diciembre por el solsticio de invierno.
Pérdida de generación evitando sombras en una instalación fotovoltaica del solsticio de invierno y pérdida de generación tolerando el 10% de sombra en el sistema.
Evitar la sombra del solsticio de invierno es relativamente fácil de hacer. Es el día donde el sol está en lo más bajo y las sombras son más prolongadas, esto quiere decir que es uno de los días menos productivos del año. Los diseñadores de sistemas toman en cuenta la energía generada en todo un año, tarea compleja de estimar con papel y lápiz. Muchas veces los ingenieros que toman en consideración los solsticios de invierno y de verano continúan sin de calcular la luz solar real que un módulo recibe. El motivo principal es por la actual tendencia a desarrollar un análisis de sombra basado en la cantidad de luz solar que un módulo recibe durante un año completo. Esto usando herramientas como HelioScope.
Helio Scope: Este software combina un modelo 3D de los alrededores de los arreglos fotovoltaicos junto con un modelo físico que también calcula el ángulo del sol y la luz solar en cada hora del año. El resultado es un mapa de la cantidad de irradiación que recibe un módulo, con el cual los diseñadores pueden determinar la tolerancia de sombra permitida.
Con el uso de herramientas más avanzadas los ingenieros han determinado que el 10% de umbral de sombra les da el balance óptimo del tamaño del sistema contra el rendimiento de la producción. La optimización de tolerancia de sombra para cualquier sistema va a depender de la estructura de costo, localización y tecnología usada.
¿Por qué la tolerancia de sombra del 10% tiende a ser práctico?
La mejor manera de entrar en las implicaciones del nuevo enfoque de optimización de sombra es verificarlos en servicio en varias aplicaciones.
Ejemplifiquemos una instalación fotovoltaica en un centro comercial en Colorado con unidades de aires acondicionados: HVAC (Heating, Ventilation and Air Conditioning).
Si se realiza el diseño para evitar sombra de 10 a.m. a 2 p.m. en el solsticio de invierno, vamos a sacrificar 74 módulos (6.4% del tamaño del sistema).
Nota: estos módulos tienden a estar al norte de las unidades de aires acondicionados cuando el sol está en su punto más bajo en el solsticio de invierno.
El 10% de tolerancia de sombras en una instalación fotovoltaica es más razonable, debido al sombreado parcial en diciembre; también se podrían sacar los módulos que están en el este y oeste de las unidades de aire acondicionado; estos son sombreados en los meses de verano (las mañanas de verano dan más irradiación que los medios días de invierno).
Estos módulos no están siendo sombreados en el solsticio de invierno, pero están perdiendo suficiente irradiancia en las mañanas y tardes de verano la cual tiene menos beneficios que la tolerancia de sombra de 10%. Como resultado, el sistema diseñado con un 10% de umbral de sombra es irradiado más que el sistema tradicional, sacrificando 2.4% menos módulos que el arreglo diseñado con las reglas de solsticios.
Ejemplifiquemos ahora una instalación fotovoltaica cerca de una torre de agua
Con la sombra del solsticio de invierno se remueve un número considerable de módulos al norte y oeste de la torre de agua. De nuevo, este movimiento es obtenido por la posición del sol del 21 de diciembre. Sin embargo, la intensidad de sombra se concentra en su mayoría en el oeste de la torre de agua (impulsado por la intensidad de luz solar en el verano contra la de invierno).
Es otro caso donde los módulos sombreados en el solsticio de invierno realmente tienen mucho menos pérdidas por sombra en el transcurso del año. La optimización de sombra diseñada es notablemente más grande en esta aplicación, de 957 kW contra 883 kW si se hace con el método de solsticio de invierno, un crecimiento del 8%.
Conclusión.
El método de solsticio de invierno conlleva a diseños de sistemas conservadores y que puede dar sombras significativas en los meses de verano. Cambiando a un modelo de optimización de sombra que toma en cuenta el año completo; los diseñadores pueden proyectar sistemas más grandes y productivos. Si los arreglos fotovoltaicos son sombreados significativamente durante los meses de invierno, los módulos que tradicionalmente serían removidos son rentables al regresarlos al sistema porque generarán más durante el verano. Diseñadores e ingenieros que no usan herramientas modernas para analizar estas decisiones están perdiendo mucho dinero en sus proyectos.
