Los factores que más afectan a la producción de las placas solares y cómo podemos mejorarlos

Los seres humanos usamos muchas fuentes de energía, desde los combustibles fósiles hasta el impulso de las olas, pero, en el fondo, son todas formas diferentes de la misma, la única que conoce el planeta: la energía solar. La radiación del sol aparece a veces almacenada en enlaces químicos sepultados bajo el fondo del mar hace millones de años, y en otros casos se toma la fuerza del viento o del mar. Sea como sea, cada vez contamos con más tecnologías que nos permiten sacar partido de todas estas fuentes naturales de energía.

El aprovechamiento de la energía fotovoltaica podría parecer el más sencillo, y en cierto modo lo es, se trata de sacar partido directo al sol. Sin embargo, el funcionamiento en detalle de un panel solar suele ser bastante más complicado, pero te lo explicaremos.

Los rayos solares están compuestos por partículas de energía llamadas fotones que llegan a las células fotovoltaicas del panel, compuestas por una o varias capas de un material semiconductor y recubiertas de vidrio. Estos fotones generan un campo eléctrico entre las capas y, por tanto, un flujo de electricidad que será mayor cuanto más intensa sea la radiación solar. Así se transforman los rayos del sol en corriente eléctrica.

Por eso, aunque a la hora de optimizar la producción de un panel fotovoltaico entran muchos factores en juego, hay uno que brilla por encima del resto: asegurarse de que las placas reciban la mayor cantidad de radiación solar durante el mayor tiempo posible.

¿Qué consecuencias tiene el bajo rendimiento de tus placas solares?

El bajo rendimiento de unos paneles fotovoltaicos instalados en casa puede tener varias consecuencias, tanto económicas como técnicas y medioambientales:

• Consecuencias económicas: menor ahorro en la factura eléctrica, ya que, si los paneles no generan suficiente energía, dependerás más de la red eléctrica. Tendrás un retorno de inversión más lento, porque la amortización de la instalación se alargará, y eso quizás afecte tus expectativas financieras. Podrían surgir costes adicionales al necesitar mantenimiento extra, reparaciones o el reemplazo de piezas.
• Consecuencias técnicas: la posibilidad de un desgaste prematuro del equipo. Si no funciona correctamente forzará otros componentes, por ejemplo, el inversor. Si el rendimiento es bajo por una mala instalación o diseño, puede haber incompatibilidades con baterías o sistemas de gestión energética. También pueden aparecer fallas en la monitorización (sensores, cableado, software).
• Consecuencias medioambientales: al generar menos energía limpia, la huella de carbono será mayor, por lo que se reducirá tu contribución a la reducción de emisiones de CO₂. Además, de que la fabricación e instalación de los paneles tiene un coste ambiental, y si no los utilizas de forma eficiente y correcta ese impacto no se compensa.

¿Cómo hacer que tus paneles fotovoltaicos sean más eficientes?

Los niveles de radiación solar no son los mismos en todos los puntos del planeta. Solo en España hay diferencias importantes. Los niveles más bajos de radiación solar se registran en el norte de Galicia, Asturias, Cantabria y País Vasco, mientras los más altos se dan en Andalucía y Murcia, según el Atlas de Radiación Solar de la Agencia Estatal de Meteorología. Sin embargo, cambiar de lugar de residencia no es algo que podamos hacer fácilmente, y menos aún con el único objetivo de optimizar la producción de nuestros paneles solares.

Por ello, sea cual sea la ubicación, para asegurar que los paneles fotovoltaicos reciben la máxima radiación, tenemos que tener tres factores en cuenta: la inclinación, la orientación y las zonas de sombra. Todos ellos se analizan durante el estudio y el informe previos a la instalación de placas solares en cualquier vivienda.

La inclinación de los paneles fotovoltaicos

La inclinación hace referencia al ángulo que forman los paneles solares con el plano horizontal, y se mide en grados. El objetivo de esta inclinación es que los rayos del sol incidan en los paneles de la forma más perpendicular posible, algo que no siempre es sencillo, teniendo en cuenta que la posición de nuestra estrella en el cielo cambia a lo largo del día y del año. De hecho, muchas instalaciones fotovoltaicas industriales cuentan con sistemas que permiten ir modificando el ángulo de inclinación para optimizar la producción de energía.

Para calcular el ángulo de inclinación óptimo de unos paneles fijos (como los que suele haber en las viviendas), lo habitual es hacer una media que tenga en cuenta la posición del sol durante todos los meses del año (en invierno está más bajo, por lo que los rayos son menos perpendiculares al plano horizontal, mientras que en verano sube más en el cielo). Esta media coincide, aproximadamente, con la latitud a la que nos encontramos en el planeta. Así, en la España peninsular, el ángulo de inclinación óptimo varía entre los 43 grados de las poblaciones más al norte hasta los 35 de aquellas más al sur.

Actualmente, existen instalaciones residenciales que incorporan sistemas de seguimiento automático de uno o dos ejes, que se encargan de ajustar la inclinación y orientación de los paneles en tiempo real, siguiendo la trayectoria del sol para optimizar la captación de energía.

Este dispositivo podría aumentar la eficiencia de las placas solares hasta en un 35%, convirtiéndola en una opción cada vez más atractiva en zonas con alta irradiación solar como el sur de España.

La orientación de las placas

A la hora de hablar de la mejor orientación para unos paneles fotovoltaicos, la cosa se simplifica. Tradicionalmente, en el hemisferio norte, las casas de los lugares fríos orientaban sus partes acristaladas o galerías al sur, para aprovechar al máximo el calor de los días soleados, mientras las viviendas de los lugares más cálidos solían proteger más estas zonas. Los paneles solares siguen esta misma lógica, ya que producen más energía cuanto mayor sea la radiación solar recibida. Deberán siempre orientarse al sur, en la medida de lo posible. En el hemisferio sur, la mejor orientación es la contraria, mirando hacia el norte.

Actualmente, con la aparición en el mercado de herramientas como simuladores solares digitales y apps de diseño fotovoltaico, es posible calcular de manera más precisa la orientación deseada de los paneles en función de la ubicación exacta, la inclinación del techo de la vivienda, y hasta de las sombras cercanas.

Además, en construcciones donde la orientación sur no es una opción viable, las orientaciones sureste o suroeste también podrían ofrecer rendimientos muy cercanos al óptimo, siempre que se ajuste adecuadamente el ángulo de inclinación.

Estas son solo algunas soluciones que podrían servir de ayuda a la hora de adaptar la instalación a las condiciones reales del espacio, sin comprometer la eficiencia energética de los paneles. 

La sombra y los paneles solares

El último factor a tener en cuenta antes de la instalación de placas solares es la presencia de sombras. De hecho, los estudios previos deben incluir el llamado cálculo de sombras, tal como especifican desde el Instituto para la Diversificación y el Ahorro de la Energía (IDAE). En dicho cálculo se deben tener en cuenta los obstáculos presentes, tanto del entorno cercano como lejano, y los efectos producidos por sus sombras en el rendimiento de la instalación fotovoltaica. Mediante la herramienta Shadow Calculator es posible visualizar cómo se verá afectada por las sombras una superficie concreta a lo largo de todos los días del año.

En definitiva, maximizar la radiación solar que reciben los paneles es la mejor forma de maximizar su producción eléctrica, sea cual sea su ubicación, su eficiencia o su tecnología. Para ello, deben estar instalados con un ángulo de inclinación similar al de la latitud en la que estemos (siempre que sean fijos y no cuenten con un sistema que permita modificar el ángulo lo largo del año), mirando hacia el sur (en el hemisferio norte) y evitando las zonas de sombras en la medida de lo posible.

Algunos fabricantes han comenzado a incorporar optimizadores de potencia y microinversores en sus sistemas, para mitigar el impacto negativo de esas sombras parciales. Estos dispositivos gestionan cada panel de forma independiente, maximizando su funcionamiento y producción, incluso, en condiciones no ideales.

Estos recursos han abierto un abanico de posibilidades a la hora de realizar una instalación en edificaciones urbanas o que tengan obstáculos cercanos, haciendo más accesible el autoconsumo solar en viviendas con tejados poco convencionales o que se vean afectados por sombreados parciales.