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Influencia de las sombras

En este artículo hablaremos sobre la influencia de las sombras en los paneles solares y algunas de las soluciones que nos ofrece el mercado a día de hoy.

 

1.- Influencia de la sombra en el panel solar.

1.1.- Breve explicación sobre cómo se construye un panel solar estándar:

Si observa de cerca un panel solar, pude ver que están compuestos por células fotovoltaicas. 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 una logrando alcanzar entre 30 y 40 voltios por panel.

Los paneles solares estándar están formados por 60, 72 o 96 células.

 

 

1.2.- Qué sucede cuando una célula queda en la sombra:

Cuando una de las 60 células recibe sombra (suciedad, un árbol, 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 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 pedidas por una hoja, suciedad o una simpática paloma, se transforman en un 33%. Algunos fabricantes instalan 4 diodos reduciendo las pérdidas al 25%.

 

1.3.- Soluciones que nos ofrecen algunos fabricantes:

Algunos fabricantes han sacado en el mercado un panel Half cells. El 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.

 

  1. Influencia de la sombra en todo el sistema:

Veremos cómo influye la sombra en un sistema fotovoltaico con un inversor, con micro inversores y con optimizadores.

2.1.- Sistemas conectados a un inversor:

Hay muchas marcas de inversores, pero todos 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 subminístrala a la vivienda o la red. El inversor busca la potencia máxima del circuito en serie ajustando la corriente y el voltaje. Esto se el llamado seguimiento del punto de máxima potencia, MPPT (maximum power point tracking).

 

 

2.1.1.- Sombra en una célula de un panel:

Tenemos 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 de 03,3%. El inversor tiene una segunda opción, puede reducir la corriente de todos los paneles al 80% evitando que los diodos no tengan que actuar.  La mayoría de los inversores suelen 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.

 

2.1.2.- 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 dejara de funcionar. El conjunto entregara un 90% de su capacidad. Si escoge el panel con sombras como referencia, el cual trabaja forzado y al 70%, el resto de paneles trabajaran igual a este.

En este caso, la primera opción sigue siendo mejor.

Si esta sombra nos afectara a 4 paneles, serian 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 trabajar al 70%, consiguiendo reducir las pérdidas de ese rato de sombra.

 

2.2.- 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 (arboles, antenas, chimeneas, etc.) que, durante ciertos momentos del día, provocaran sombra alguna aparte 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.

 

2.3.- Optimizadores:

Varios fabricantes de inversores ofrecen un sistema que mezcla los dosanteriores. 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 para encontrar un fallo en la instalación en el caso de que suceda.

 

Nuestra sugerencia:

Si dispone 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, podrá disfrutar de una fuente de energía renovable que cubrirá gran parte de su demanda eléctrica.

Si su 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 su instalación.

Publicado el: 28 junio 2020 Por: xavi