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PRESUPUESTO DE FOTOVOLTAICA





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¿Qué hace nuestra calculadora de fotovoltaica?

Descubre todos los cálculos que puedes hacer con la calculadora de fotovoltaica de Ingetool

Localización de la instalación solar

El primer paso en el cálculo de una instalación solar fotovoltaica es determinar el lugar donde se ubica la planta.

La ubicación geográfica de la planta nos proporciona un conjunto de datos imprescindibles para el cálculo de la instalación fotovoltaica:

La latitud nos determina el ángulo de inclinación del panel solar para el cual la radiación solar global es óptima en ese punto, para un consumo a lo largo de todo el año.

La latitud también nos determina la altura solar y azimut solar en cada momento del día, con datos horarios.

Delimitación del campo solar

Para el cálculo de la instalación fotovoltaica es necesario delimitar el campo solar, es decir, el espacio disponible para la colocación de los paneles fotovoltaicos, dispuestos del modo conveniente.

La calculadora fotovoltaica ofrece dos procedimientos para delimitar el campo solar:

La primera forma es mediante Google maps. Mediante el ratón se van marcando los vértices del polígono que delimita el campo solar.

La segunda forma es mediante figuras geométricas predeterminadas. Se selecciona la figura: rectángulo, triángulos rectos a derecha o a izquierda, triángulos genéricos, etc..

Azimut de la planta

Para plantas situadas en el hemisferio norte, el azimut de la planta toma como referencia el sur geográfico. Para plantas situadas en el hemisferio sur, la referencia es el norte geográfico.

En el primer caso, el azimut de la planta es el ángulo en el plano horizontal, que forma la orientación proyectada sobre el plano horizonal de la planta fotovoltaica con el sur geográfico.

Inclinación de los paneles fotovoltaicos

La inclinación de un panel fotovoltaico es el ángulo que forma su eje longitudinal con el plano horizontal.

La inclinación afecta al ángulo de incidencia de los rayos solares sobre el panel, y por tanto a la producción de energía por parte de éste.

Para una utilización permanente a lo largo de todo el año es recomendable adoptar la inclinación óptima correspondiente a la latitud del lugar.

Si el uso predominante es en época de verano, el ángulo de inclinación debe ser menos a ángulo óptimo.

En caso contrario, si el uso es en época de invierno, el ángulo de inclinación debe ser mayor.

Tipo de instalación

La instalación del campo solar se clasifica en los siguientes tipos:

Instalación genérica sobre plano horizontal, donde la inclinación y azimut son libres.

Instalación coplanaria con el tejado de la vivienda. En este caso la inclinación y azimut son los del tejado.

La instalación arquitectónica está integrada con el diseño del edificio.

Cálculo de pérdidas

Las pérdidas más importantes calculadas con la calculadora fotovoltaica de Ingetool son las siguientes:

Cálculo de pérdidas por orientación e inclinación.

Cálculo de pérdidas en los paneles fotovoltaicos por el efecto de la temperatura en célula.

Otras pérdidas: reflexión, suciedad, espectrales, acoplamiento, eficiencia inversor, pérdidas ohmicas, etc.

Perfil de carga

El perfil de carga o perfil de consumo es la distribución a lo largo del día de la potencia eléctrica conectada.

El cálculo y elaboración del perfil de carga debe ser lo más ajustado a la realidad.

Del perfil de carga depende:

El cálculo adecuado del generador fotovoltaico, entendiendo por tal el conjunto de paneles fotovoltaicos necesarios para satisfacer la demanada de energía eléctrica, así como el consiguiente inversor y demás componentes.

Del perfil de carga depende de una forma crítica la distribución de la energía producida y autoconsumida, producida y vertida a la red o almacanada en baterías, y consumida fuera del horario solar.

Cálculo de ahorro con fotovoltaica

Una vez dimensionada la instalación, calculadas las pérdidas y tenidos en cuentas los distintos perfiles de carga, la calculadora fotovoltaica realiza una simulación de producción y consumos a lo largo de una año, calculados hora a hora.

Esta simulación se realiza a partir de los valores de radiación global, y temperaturas obtenidos de PVGis, para las coordenadas geográficas de la planta fotovoltaica.

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Conceptos sobre energía solar fotovoltaica

La energía del sol como fuente de energía renovable


El sol constituye una fuente de energía inagotable, gratuita y limpia.

La energía solar llega a la atmósfera terrestre en formna de radiación solar, generada en el sol mediante reacciones nucleares.

La radiación solar llega al módulo fotovoltaico para la producción de electricidad o a un captador térmico para la paroducción de agua caliente.




Tipos de radiación solar


La radiación solar que alcanza un panel fotovoltaico puede ser de los siguientes tipos:

  • Radiación directa. Es la que incide directamente del sol. Se produce en una sola dirección. Este tipo de radiación es menos cuanto más nublado está el día.
  • Radiación difusa. Es debida a la dispersión solar producida en la atmósfera y se produce en múltiples direcciones. Es mayor en días nublados.
  • Radiación reflejada o de albedo. Es el producto de la reflexión de la radiación solar sobre la superficie terrestre. La radiación solar se puede reflejar sobre distintos elementos, sobre el terreno, un lago, edificios, etc. La capacidad de reflejar la radiación de una superficie se mide por su coeficiente de albedo.

La suma de los tres tipos de radiación incidente sobre una superficie se llama radiación solar global.




Tipos de panel fotovoltaico


Existen los siguientes tipos:

  • Panel policristalino
  • Panel monocristalino

Características del panel fotovoltaico policristalino

En los paneles fotovoltaicos de tipo policristalino, la célula fotovoltaica es de tipo policristalino.

Esto significa que cada célula tiene varias estructuras cristalinas de silicio, que es el material con el que se fabrican las células fotovoltaicas.

Las células de silicio policristalino son económicas, debido a que su procedimiento de fabricación no es tan complejo como en el caso de células monocristalinas.

Por otra parte, su rendimiento es menor que las células monocristalinas, así como su durabilidad.

Características del panel fotovoltaico monocristalino

La célula fotovoltaica de tipo monocristalino está formada por una sola estructura cristalina de silicio.

Su fabricación es más compleja y costosa que la de la célula policristalina

Los paneles fotovoltaicos monocristalinos tienen la más alta eficiencia y durabilidad.




¿Qué es un panel fotovoltaico bifacial?


El panel fotovoltaico bifacial es capaz de captar radiación solar por ambas caras, aumentando de este modo su capacidad de producir energía eléctrica.

Se diferencia del panel fotovoltaico monofacial, el cual tiene una cara activa para captar la radiación solar incidente, siendo la cara opuesta opaca.

Un panel fotovoltaico bifacial en comparación con otro panel monofacial de características equivalentes, puede aumentar su potencia nominal entre un 5% y un 30% respecto a éste.

¿Cómo funciona un panel fotovoltaico bifacial?

El panel fotovoltaico bifacial, como se ha comentado más arriba, tiene sus dos caras capaces de captar la radiación solar.

La cara principal capta la radiación directa y en general, la radiación global. La cara principal del panel es la que está expuesta directamente al sol.

La cara inversa del panel bifacial capta la radiación reflejada o de albedo, aumentando de este modo su potencia nominal.

¿Dónde se puede emplear el panel fotovoltaico bifacial de forma óptima?

Para un aprovechamiento óptimo del panel bifacial, las superficies de la parte trasera deben ser de colores buenos reflectores de la radiación solar, idealmente color blanco.

La disposición física de los paneles debe ser tal que permita que la radiación solar reflejada en superficies blancas incida sobre la cara opuesta del panel.

Una mayor distancia entre paneles fotovoltaicos favorecerá la incidencia de radiación solar por la parte trasera.

También una mayor distancia entre el panel y el suelo o superficie reflectante aumentará el rendimiento.

Los paneles fotovoltaicos bifaciales carecen de utilidad cuando el montaje es coplanario con el tejado de la vivienda.




Tipos de paneles fotovoltaicos según la organización interna de sus células


Los paneles fotovoltaicos tradicionales tienen habitualmente 60 ó 72 fotocélulas, para instalaciones fotovoltaicas tanto conectadas a la red como aisladas.

Las células se disponen en 3 cadenas o strings conectados en serie, estando a su vez las células de cada cadena conectadas en serie entre sí.

De este modo, un panel de 60 ó 72 células proporciona una tensión a su salida por encima de los 24 voltios DC.

La disposición interna en cadenas se debe a paliar los efectos de las sombras sobre el panel fotovoltaico.

Cuando una célula fotovoltaica se ve afectada por la sombra, o se encuentra opacada por la suciedad, deja de generar tensión para convertirse en un elemento pasivo, ofreciendo una resistencia al paso de la corriente eléctrica.

La célula afectada no solo no contribuye a mantener la tensión de salida del panel, sino que se convierte en un punto caliente, hot pot, llegando a dañar de forma permanente el panel.

Para evitar este efecto, el total de las células se divide en cadenas internas en cuyos extremos se conecta y diodo bypass. El diodo bypass actúa dejando fuera de servicio la cadena afectada, con lo que el resto del panel puede seguir funcionando en condiciones normales, aunque con menor potencia de salida.

Paneles fotovoltaicos Half Cell o de célula partida

La disposición tradicional descrita más arriba tiene dos inconvenientes principales:

  • La corriente eléctrica recorre cada cadena o string de forma completa, generando mayores pérdidas por efecto Joule así como generando el consiguiente aumento de temperatura en la célula, efecto muy negativo en el rendimiento de la misma.
  • Cuando la sombra entra en el panel, si lo hace de modo transversal a la disposición de las cadenas, paulatinamente irá dejando fuera de servicio el panel, con 1 cadena, 2 cadenas, y finalmente el panel completo. Si la sombra avanza de modo longitudinal, pronto dejará al panel completo fuera de servicio.

Los paneles Half Cell dividen cada célula en dos mitades, repartiendo cada mitad en dos cadenas distintas, una a cada lado del panel.

Los diodos bypass quedan en la mitad central del panel, dividido en dos mitades.

De este modo se consigue tener el doble de cadenas internas. Un panel tradicional de 72 células repartidas en 3 cadenas pasa a tener 144 células partidas repartidas en 6 cadenas.

Ventajas del panel Half Cell sobre el panel tradicional

  • En el panel fotovoltaico Half Cell la intensidad tiene un menor recorrido, con los que las perdidas disminuyen, con el consiguiente aumento de la eficiencia.
  • Al disminuir las pérdidas internas por efecto de la corriente, disminuye el calentamiento del panel, y por tanto disminuye el efecto de pérdida de tensión de salida por efecto de la temperatura en célula, para una misma temperatura ambiente dada. Son paneles que tienen un coeficiente de variación de la tensión con la temperatura mejor.
  • Los paneles Half Cell son más tolerantes a sombras y suciedad, al estar el panel dividido en dos mitades independientes, cada mitad a su vez con sus cadenas correspondientes.