Efecto de las sombras en los paneles solares

En este artículo hablaremos sobre el efecto de las sombras en los paneles solares, sobre cómo realizar el cálculo de sombras y las posibles soluciones que nos ofrece el mercado a día de hoy.

Cálculo de sombras para paneles solares

Si observas de cerca un panel solar, verás que está compuesto por células fotovoltaicas. Los paneles solares estándar están formados por 60, 72 o 96 células. Cada célula suministra aproximadamente de 0.5 a 0.6 voltios cuando reciben luz. Para lograr un voltaje más alto, todas las células están conectadas en serie, sumando el voltaje de cada, logrando así alcanzar entre 30 y 40 voltios por panel.

Cuando una de las 60 células de una placa solar estándar recibe sombra (suciedad, árboles, etc.) la resistencia de la célula aumenta, provocando un calentamiento de la misma. Con el tiempo pude generarse un punto caliente y romperse. Los puntos calientes es algo a tener en cuenta.

Para evitar los puntos calientes, los fabricantes instalan diodos de derivación. Si el diodo nota un aumento de resistencia, lo deriva y fluye a través del diodo en lugar de a través de la célula.

Como no es práctico y resulta costoso poner un diodo de derivación en cada célula, los paneles estándar (60 células) tienen 3, uno por cada 20 células. En este caso, las pérdidas por una hoja, suciedad o una simpática paloma se transforman en un 33%. Algunos fabricantes instalan 4 diodos reduciendo las pérdidas al 25%.

 

Solución sombras paneles solares

Veremos a continuación cuál es la posible solución a las sombras en paneles solares en un sistema fotovoltaico con un inversor, con micro inversores y con optimizadores.

Sistemas conectados a un inversor

Hay muchas marcas de inversores, pero todas tienen en común la entrada para los paneles solares, circuitos en serie (hasta lo que te permita la tensión CC, marcada por el inversor).

El trabajo del inversor es extraer la potencia máxima de los paneles solares y convertirla de corriente continua a corriente alterna para poder subministrala a la vivienda o a la red. El inversor busca la potencia máxima del circuito en serie ajustando la corriente y el voltaje. Esto es el llamado seguimiento del punto de máxima potencia, MPPT (maximum power point tracking).

Sombra en una célula de un panel

Tomemos como ejemplo un sistema de 10 paneles solares estándar conectados en serie a un inversor. Las pérdidas por sombra del primer panel son de un 33%.

Si un componente del circuito está reducido al 33%, el diodo se activa y deja que la corriente siga su curso, siendo las pérdidas de todo el grupo del 03,3%.

El inversor tiene una segunda opción. Puede reducir la corriente de todos los paneles al 80% evitando que los diodos tengan que actuar. La mayoría de los

inversores suele elegir la mejor opción de las dos para lograr el máximo de producción. En este caso, dejaría que el diodo se activara para que las pérdidas fueran las mínimas.

Sombra que cubre una parte del panel

Seguimos con el ejemplo de 10 paneles estándar conectados en serie. La sombra nos afecta en 6 células en línea del mismo panel. ¿Qué opción tiene el inversor?

Si el inversor trabaja manteniendo la corriente, los diodos del panel se activarán y ese panel dejará de funcionar. El conjunto entregará un 90% de su capacidad. Si escoge el panel con sombras como referencia, el cual trabaja forzado y al 70%, el resto de paneles trabajarán igual a este. En este caso, la primera opción sigue siendo mejor.

Si esta sombra nos afectara a 4 paneles, serían unas pérdidas del 40% de la instalación. En este caso, el inversor reduciría el Amperaje para que los bypass no actuaran, forzando que todo el grupo trabajara al 70%, consiguiendo reducir las pérdidas de ese rato de sombra.

Sistemas conectados a microinversores

Los microinversores optimizan mucho más el rendimiento de una instalación. Si un panel recibe sombra con una pérdida de 20%, este panel seguirá funcionando a

 

su 80% y el resto del grupo a su 100%. Los microinversores proporcionan, en muchos más casos, más rendimiento que un inversor. Si nuestro espacio elegido para la instalación tiene muchos componentes (árboles, antenas, chimeneas, etc.) que, durante ciertos momentos del día, provocaran sombra en alguna parte del sistema, hablando en términos de rendimiento, es preferible una instalación con micro inversores.

Los microinversores son un inversor para cada panel, esto garantiza que cada panel siempre funcione en su máxima potencia. Este sistema se conecta directamente al cuadro general del hogar. No es necesaria la instalación del inversor dentro de la casa ya que los micro inversores ya transforman a corriente continua de los paneles a corriente alterna. Un sistema muy eficaz y seguro.

 

Sistemas conectados a optimizadores

Varios fabricantes de inversores ofrecen un sistema que mezcla los dos anteriores. La instalación contiene un inversor de conexión a red, pero con un optimizador

para cada panel o los paneles necesarios. El optimizador ajusta el voltaje y la corriente de cada panel, asegurando que cada uno funcione a su máxima potencia individualmente sin perjudicar la producción del resto de paneles.

A nivel de monitorización online, también se puede visualizar la producción individual de cada panel, siendo así también más sencillo encontrar un fallo en la instalación en el caso de que suceda.

Paralelamente, algunos fabricantes han sacado al mercado un panel Half cells. Este tipo de panel se divide en 2 partes de 120 medias células. Eso nos ofrece siempre un 50% de producción cuando la sombra tapa medio panel, cosa que los paneles solares estándar no pueden ofrecer.

 

Estudio de sombras para paneles solares

Si dispones de un espacio sin sombras y bien orientado con un inversor de un fabricante fiable y de calidad y unos paneles solares de buena calidad, podrás disfrutar de una fuente de energía renovable que cubrirá gran parte de tu demanda eléctrica.

Si tu situación es un poco más complicada: árboles, edificios, diferentes orientaciones en el tejado, etc., aconsejamos apostar por un sistema de microinversores u optimizadores para conseguir el máximo rendimiento de tu instalación.

Si tienes dudas sobre cuál es la mejor solución para tu caso en particular, entra en contacto con Masters in Solar y consigue un completo estudio de sombras para paneles solares. Nuestro equipo de expertos visitará in situ tu instalación y te asesorará, entre otras cosas, sobre cuál debe ser la distancia entre paneles solares para evitar sombras.