Sombreado de módulos fotovoltaicos: ¿un problema del pasado?

Impactos del sombreado parcial en los módulos solares

Sol brillante, ni una nube en el cielo y una instalación fotovoltaica en el techo: condiciones perfectas para que los propietarios de instalaciones fotovoltaicas logren una producción de energía solar de alto rendimiento. Pero muy pocos techos están completamente libres de sombras, con árboles, postes, antenas de televisión y edificios adyacentes que a menudo proyectan sombras sobre los módulos solares. El resultado, supuestamente, es una menor producción y rendimiento. Pero una mirada más cercana revela rápidamente que las pérdidas debidas a un sombreado desigual en realidad tienen un efecto insignificante en el rendimiento total durante el año. Los factores críticos aquí son asegurar el diseño correcto de los módulos combinado con el inversor correcto.

Derribar un mito persistente

Comúnmente todavía se cree que el sombreado en los módulos solares (por ejemplo, de las hojas caídas) hará que toda la instalación fotovoltaica produzca muy poca o ninguna energía. La idea es similar a la de una manguera de jardín que, independientemente de dónde se apriete, producirá muy poca o nada de agua. Esta afirmación hace tiempo que quedó obsoleta, ya que la solución a este problema está ahora integrada en cada módulo en forma de diodos de derivación.

Más resultados con un algoritmo de rastreo de MPP eficiente

Para minimizar el sombreado o las pérdidas por desajuste tanto como sea posible, los inversores de serie fotovoltaica o de series fotovoltaicas múltiples están equipados con uno, o posiblemente varios, rastreadores de punto de rendimiento máximo (rastreadores MPP). Idealmente, cada serie fotovoltaica está equipada con un rastreador MPP que determina continuamente el punto de trabajo óptimo de las series fotovoltaicas conectadas y, por lo tanto, mantiene la salida de la instalación fotovoltaica al máximo en todo momento.

Dynamic Peak Manager: gestión eficiente del sombreado incluido de manera estándar

Un sistema inteligente de gestión de sombreado, idealmente ya integrado en el inversor, garantiza el máximo rendimiento a pesar del sombreado parcial, lo que significa que las áreas del techo con sombreado parcial también se pueden incluir en el diseño. Dynamic Peak Manager de Fronius es un algoritmo de rastreo de MPP inteligente que detecta el sombreado y optimiza el rendimiento a nivel de serie fotovoltaica. Para ello, escanea y analiza toda la curva de potencia de voltaje a intervalos regulares de aproximadamente 10 minutos, encontrando siempre el punto de trabajo más eficiente de la instalación fotovoltaica (punto de rendimiento máximo global).

Ejemplo de sombreado de una chimenea

Una simulación de sombreado utilizando un software de simulación independiente muestra que la pérdida anual por sombreado es pequeña.  Básicamente, se deben considerar dos categorías diferentes de pérdida.

Pérdida por sombreado parcial específica del módulo: Debido a varios objetos de sombreado, en este caso una chimenea, la luz solar se bloquea y cae menos luz sobre los módulos solares. Esta incidencia de luz reducida no puede ser optimizada por ningún inversor, optimizador de potencia o microinversor; la única solución en este caso es eliminar el objeto que proyecta la sombra.

En contraste, las pérdidas por desajuste, es decir, la pérdida de interconexión en series fotovoltaicas, se puede mejorar significativamente con un algoritmo de rastreo de MPP inteligente: como se muestra en la tabla, gracias a Dynamic Peak Manager, la pérdida por desajuste es aproximadamente dos tercios menor que la pérdida por sombreado a nivel de módulo.

Resultados de sombreado sobre una base anual de la simulación con módulos fotovoltaicos dispuestos horizontalmente

Los resultados de la simulación muestran claramente que el sombreado parcial específico del módulo da como resultado un porcentaje de pérdida mucho mayor (alrededor del 0.18 %) que las pérdidas por desajuste (alrededor del 0.06 %). Si el inversor que funciona como el corazón de su instalación fotovoltaica tiene un rastreo de MPP eficiente y una gestión inteligente del sombreado, como todos los inversores Fronius, puede estar seguro de que está logrando rendimientos óptimos incluso en condiciones ambientales adversas, y que su hardware y software funcionan en perfecta armonía, sin componentes ni costos adicionales.

¿Un optimizador de energía es una solución?

Aunque los optimizadores de CC también pueden mejorar la salida del sistema en caso de sombreado, rara vez resultan rentables: un optimizador intenta optimizar cada módulo con su MPP individual. Al controlar el voltaje a nivel del módulo, un optimizador de potencia definitivamente ofrece ventajas, especialmente con sombreado de luz, pero solo mientras los diodos de derivación no estén activados.

Como componentes adicionales, los propios convertidores CC/CC requieren energía e incluso consumen energía en modo de espera, que primero debe ser cogenerada por la instalación fotovoltaica. Como resultado, el rendimiento adicional logrado suele ser menor y, por lo tanto, normalmente no justifica los mayores costos de inversión. Además, los muchos componentes adicionales que se deben colocar en cada módulo reducen la fiabilidad general del sistema y, por lo tanto, también aumentan la probabilidad de avería de la instalación fotovoltaica.