En esta edición de Energía 4.0, quiero responder a una consulta muy interesante que me llegó de un lector del boletín y que puede ser de interés general: «¿Paneles solares en vertical? ¿Es eso realmente posible y eficiente?». La respuesta corta es: ¡sí!, y a continuación, exploraremos el porqué.
La Inclinación: un factor clave en la eficiencia solar
En términos generales, la inclinación de los paneles solares es el factor crítico estándar de la mayoría de las instalaciones, debido a su impacto en la eficiencia y el mantenimiento de los mismos. Esto se debe a:
1. Maximización de la captación de energía solar
El movimiento del Sol a lo largo del día y del año, debido a la rotación y traslación de la Tierra, hace que la inclinación de los paneles sea un factor clave para optimizar la generación de electricidad.
- Cuando la luz solar incide en un ángulo cercano a los 90° (perpendicular), la absorción de energía es máxima.
- Si el panel está en un ángulo desfavorable, la luz se dispersa y la eficiencia disminuye.
- Un panel completamente horizontal (0°) o completamente vertical (90°) no aprovecharía la luz solar de manera óptima en la mayoría de las ubicaciones.
2. Determinación de la Inclinación Óptima
En sistemas fotovoltaicos convencionales, los paneles suelen instalarse con una inclinación fija que maximiza la captación de luz solar a lo largo del año. La orientación más común es hacia el norte en el hemisferio sur y hacia el sur en el hemisferio norte. La inclinación óptima de un panel solar depende de la latitud del lugar donde se instala.
- Ajustes estacionales: En invierno, se recomienda aumentar la inclinación en 10-15° por encima de la latitud. En verano, disminuirla en 10-15° para captar mejor la radiación solar.
- Sistemas con seguidores: Ajustan la inclinación de forma dinámica para seguir la trayectoria del sol y mejorar la eficiencia.
3. Factores Adicionales en la Elección de la Inclinación
- Sombra y obstáculos: Una inclinación adecuada minimiza el sombreado de estructuras cercanas.
- Autolimpieza y mantenimiento: Los paneles inclinados permiten que el agua de lluvia elimine el polvo, reduciendo la necesidad de limpieza.
- Condiciones climáticas: En regiones con nieve, una mayor inclinación evita acumulaciones que podrían bloquear la captación de luz.
Las Instalaciones Verticales: Una Alternativa con Fundamento
Si bien la inclinación tradicional es clave en la mayoría de los sistemas fotovoltaicos, las instalaciones con paneles solares verticales están ganando popularidad en ciertos contextos, particularmente con los paneles bifaciales. Veamos por qué:
1. Ideal para paneles bifaciales
- Los paneles bifaciales captan luz solar por ambas caras y, al orientarse en dirección Este-Oeste (su configuración más común y eficiente), en contraste con la orientación de las instalaciones convencionales, pueden maximizar la producción de energía a lo largo del día.
- En instalaciones verticales, la luz reflejada desde el suelo y otras superficies (albedo) aumenta la producción de energía, especialmente en terrenos nevados, cubiertos con grava blanca o superficies de alto índice de reflexión.
2. Producción de energía más equilibrada
A diferencia de los sistemas tradicionales, que alcanzan su pico al mediodía, los paneles bifaciales verticales generan más energía en la mañana y la tarde.
Esto ofrece varias ventajas:
- Menores pérdidas por temperatura: La generación en horas más frescas evita la sobrecarga térmica y mejora la eficiencia.
- Mejor aprovechamiento de luz reflejada y difusa: Esto es especialmente útil en zonas con nubosidad frecuente.
- Curva de producción más estable: Beneficia a aplicaciones que requieren un suministro constante o buscan maximizar ingresos aprovechando los precios más altos en los hombros de la curva típica solar.
3. Mayor resistencia y menor mantenimiento
- La disposición vertical permite que la nieve y el polvo se deslicen fácilmente, reduciendo la necesidad de limpieza y evitando la formación de puntos calientes.
- También disminuye el riesgo de rotura por granizo, aumentando la durabilidad de los paneles.
https://www.energias-renovables.com/fotovoltaica/aguantan-las-placas-solares-una-granizada-20220902
4. Optimización del espacio
Las instalaciones verticales permiten aprovechar áreas que de otro modo quedarían inutilizadas, como:
- Barreras acústicas en carreteras
- Infraestructura ferroviaria
- Cercas y fachadas de edificios
Esto es clave en entornos urbanos donde el espacio horizontal es limitado.
5. Aplicaciones en agrivoltaica
En proyectos que combinan agricultura y energía solar, tanto en invernaderos como en áreas abiertas, los paneles verticales ofrecen beneficios adicionales:
- Optimizan la distribución de la luz, favoreciendo el crecimiento de ciertos cultivos al proporcionar una sombra más controlada y adaptada a las necesidades de las plantas.
- Son más fáciles de instalar y más rentables que los sistemas elevados con seguimiento solar, lo que reduce los costos iniciales y de mantenimiento.
Sin embargo, su densidad de generación (kWp/m²) es menor que la de los sistemas tradicionales, ya que priorizan la actividad agrícola sobre la producción fotovoltaica.
Conclusión
En resumen, la instalación de paneles solares verticales, especialmente los bifaciales, son una alternativa real, eficiente y versátil en contextos específicos. Su capacidad para captar luz solar por ambas caras, sumada al aprovechamiento del albedo, optimiza la producción energética, particularmente en superficies reflectantes como terrenos nevados. Además, su configuración vertical ofrece una generación de energía más equilibrada a lo largo del día, minimizando pérdidas térmicas y maximizando la eficiencia.
Más allá de sus beneficios energéticos, los paneles verticales destacan por su capacidad para optimizar el uso del espacio, integrándose de manera innovadora en infraestructuras urbanas como barreras acústicas y fachadas. Su aplicación en la agrivoltaica también ofrece un potencial significativo, facilitando la coexistencia armoniosa de la agricultura y la generación de energía solar. Si bien es cierto que la densidad de generación puede ser inferior en comparación con los sistemas tradicionales, las ventajas en términos de resistencia, mantenimiento reducido y aprovechamiento espacial los posicionan como una opción valiosa y en constante evolución dentro del panorama de la energía solar.
Es importante señalar que, aunque la inclinación óptima de los paneles solares en latitudes ecuatoriales tiende a favorecer configuraciones más horizontales, los sistemas verticales bifaciales aún pueden ofrecer beneficios sustanciales en aplicaciones específicas. La clave reside en realizar una evaluación minuciosa de las condiciones locales, incluyendo el albedo, la radiación solar difusa y las necesidades particulares de cada proyecto, para determinar la configuración más eficiente y rentable.
En referencias, les dejo algunos recursos de interés sobre el tema. Hasta la próxima edición!
Referencias
PLACAS SOLARES VERTICALES BIFACIALES – ¿Mejor que las normales?
Bifacial Solar Panels – The BEST Solar Panel? Real World Results!
Have we been doing Solar wrong all along?
Vertical Bifacial Solar Panel Performance Results Part 1
Bifacial Solar Panels are CHANGING the Game! Vertical Results Part 2.
Improving vertical bifacial PV system performance with free-space luminescent solar concentrators