El verano trae sol y por tanto energía solar… ¿Pero qué pasa cuando es invierno? Las instalaciones fotovoltaicas también producen energía de forma fiable en los meses de invierno, aunque con un menor rendimiento debido a que el sol está más bajo y los días son más cortos. Sin embargo, aunque muchos crean lo contrario, el frío y la nieve pueden incluso mejorar la producción. Descubre aquí por qué, cómo preparar tu instalación fotovoltaica para el invierno y cómo aprovechar al máximo tu propia energía solar en invierno, ya sea para calentar tu casa o en combinación con una unidad de almacenamiento.
Por qué una instalación fotovoltaica también funciona en invierno
Cuantas menos horas de sol, menor es el rendimiento. Explicar por qué una instalación fotovoltaica produce menos energía en los meses de invierno es sencillo:
Por un lado, se debe a la menor radiación solar (radiación global)…
La inclinación del eje terrestre hace que en invierno el sol esté más bajo en el cielo del hemisferio norte, lo que provoca que los rayos no incidan perpendicularmente en los módulos, sino en un ángulo agudo. Esta reducción de la radiación directa se traduce en una menor producción de energía por metro cuadrado en general. Además, la intensidad de los rayos disminuye en invierno porque la luz también recorre una distancia mayor a través de la atmósfera terrestre cuando el sol está bajo, donde parte de esa radiación se absorbe por las nubes, el polvo, el vapor de agua y otras partículas.
… y a los días más cortos y las condiciones meteorológicas adversas:
En invierno, los días son mucho más cortos, lo que reduce considerablemente el número de horas de luz solar directa, incluso cuando el cielo está despejado. A esto se le añade que el clima invernal —más nubosidad, niebla y nieve— contribuye a debilitar la radiación solar.
No obstante, las instalaciones fotovoltaicas también utilizan la radiación difusa, es decir, aquella que no procede directamente del sol, sino que se dispersa en la atmósfera por las moléculas de aire o las partículas de agua. Gracias a este fenómeno, el rendimiento se mantiene estable en los días nublados de invierno, aunque con algunas pérdidas.
Influencia de la baja posición del sol en las instalaciones fotovoltaicas en invierno
Las instalaciones fotovoltaicas con orientación este-oeste tienen rendimientos significativamente inferiores en los meses de noviembre, diciembre y enero porque, como ya se ha mencionado, la radiación no incide en el ángulo óptimo: el sol sale más tarde y se sitúa más hacia el sur. También es importante tener en cuenta la ubicación y la topografía durante el diseño del sistema. La altura de la niebla, las montañas, los bosques o los edificios circundantes influyen en la cantidad de sol aprovechable; en invierno, el máximo rendimiento se alcanza durante las horas del mediodía.
Por lo tanto, los módulos deben instalarse con una inclinación mayor para compensar por el ángulo de incidencia más bajo. Si bien en verano las instalaciones sobre tejados con módulos inclinados entre 10 y 30 grados son la opción ideal, en invierno ofrecen ventajas significativas las estructuras elevadas con ángulos pronunciados o los módulos instalados en fachadas altas. Estos últimos también se ven menos afectados por las sombras largas o parciales en invierno.
Otras superficies, como vallas o muros de jardín, también pueden aprovecharse al máximo con módulos montados verticalmente. Una ventaja adicional es que, en los sistemas de fachada, la nieve apenas se acumula en los módulos y la escarcha se descongela con mayor rapidez, lo que resulta especialmente útil en regiones con mucha nieve.
Eficiente incluso en invierno: Las instalaciones fotovoltaicas verticales aprovechan al máximo el ángulo bajo del sol.
Cuánta energía produce una instalación fotovoltaica en invierno
Desde aproximadamente marzo hasta octubre, en nuestras latitudes se puede lograr un alto grado de autosuficiencia energética si se utiliza una instalación fotovoltaica eficiente; especialmente en los meses de verano, cuando cabe esperar un gran excedente de energía. Una instalación orientada al sur es capaz de alcanzar rendimientos diarios en verano entre cinco y seis veces superiores a su capacidad nominal; en el caso de un sistema de 10 kWp, esto significa entre 50 y 60 kWh al día.
En invierno, en cambio, el rendimiento es mucho menor por las razones ya mencionadas, de modo que unos módulos sobre tejado producirían solo cerca del 10 %. Con una instalación de 10 kWp, esto supone alrededor de un kilovatio-hora al día, mientras que un sistema de fachada orientada al sur del mismo tamaño puede producir alrededor de 10 kWh diarios. Este rendimiento corresponde principalmente a los meses de noviembre, diciembre y enero. Las cifras mensuales entre abril y septiembre suelen ser muy altas, por lo que el rendimiento medio anual de una instalación fotovoltaica sigue siendo excelente.
| 8 kWp | Orientación | Este-Oeste 30º | Sur 30º | Fachada sur 90º (2023) |
|---|---|---|---|---|
| Enero | Rendimiento FV | 210 kWh (con nieve < 100 kWh) | 380 kWh | 450 kWh |
| Febrero | Rendimiento FV | 370 kWh (con nieve < 200 kWh) | 580 kWh | 600 kWh |
| Marzo | Rendimiento FV | 680 kWh (con nieve < 420 kWh) | 920 kWh | 790 kWh |
Autosuficiencia energética con una instalación fotovoltaica en invierno
Resulta poco realista cubrir toda la demanda energética durante el invierno solo con energía fotovoltaica. Ampliar la capacidad de la instalación solo tiene sentido si es rentable a lo largo de todo el año. Por ello, antes es importante considerar distintos factores, como el sistema de calefacción. Por ejemplo, una casa con calefacción de pellets y un consumo de unos 8 kWh al día puede alcanzar un alto grado de autosuficiencia (hasta un 90 %) en invierno si los módulos cuentan con una buena ubicación e inclinación. En contraste, incluso una casa de bajo consumo energético con una instalación fotovoltaica de 10 kWp con bomba de calor solo logrará alrededor del 20 % de autosuficiencia en invierno como máximo, ya que el consumo diario de la bomba de calor por sí sola varía entre 10 y 40 kWh.
Orientación óptima de una instalación fotovoltaica en invierno
- Hallar la combinación ideal de orientación sur y este-oeste con tres series fotovoltaicas.
- Para aprovechar al máximo la posición baja del sol en invierno, ajustar la inclinación de los módulos a un ángulo de 20 a 50° en el tejado. Los sistemas regulables permiten ajustar la inclinación según la estación.
- Considerar instalaciones fotovoltaicas verticales o de fachada orientadas al sur, especialmente en zonas con abundante nieve.
- Instalar módulos solares bifaciales, que pueden aprovechar la luz por ambos lados; aquí es especialmente relevante el llamado efecto albedo, es decir, la reflexión en superficies claras como la nieve.
- Si es necesario, ampliar ligeramente la instalación fotovoltaica (en función del consumo de la bomba de calor más 3 a 5 kWp), teniendo en cuenta el balance energético anual.
¿Funcionan mejor las instalaciones fotovoltaicas cuando hace frío?
Sí, las instalaciones fotovoltaicas tienden a funcionar mejor cuando hace frío, ya que la temperatura ambiente influye directamente en el rendimiento de las células solares.
El denominado coeficiente de temperatura es clave para el rendimiento de los módulos. Indica el porcentaje en que aumenta o disminuye la potencia del módulo por cada grado centígrado de cambio de temperatura en comparación con las condiciones de prueba estándar (25 °C). Los módulos se componen principalmente de silicio cristalino y tienen un coeficiente de temperatura negativo de aproximadamente -0,3 a -0,5 % por grado centígrado. Por cada grado centígrado por encima de la temperatura de prueba de 25 °C, la potencia del módulo se reduce en ese mismo porcentaje.
Pero, ¿por qué? A medida que aumenta la temperatura, la tensión disminuye, mientras que la intensidad de corriente solo se incrementa ligeramente. Por tanto, la potencia eléctrica se reduce de forma global porque es el producto de la tensión por la intensidad de corriente. De manera inversa, la potencia aumenta en cuanto bajan las temperaturas. Cuando hace frío, la tensión de los módulos se mantiene más alta y la potencia total aumenta, lo que significa que los días soleados con bajas temperaturas pueden favorecer el rendimiento más que los calurosos días de verano.
Qué hace que una instalación fotovoltaica sea adecuada para el invierno
Antes de nada, es importante establecer que el mantenimiento periódico y la supervisión cuidadosa del sistema son fundamentales para prolongar su vida útil y obtener los mejores rendimientos. Quien supervise constantemente su instalación fotovoltaica, tanto mediante la aplicación de monitorización como directamente en el tejado, podrá reaccionar rápidamente ante cualquier irregularidad y, por lo general, no se dejará sorprender por los problemas técnicos, ni siquiera en invierno. Consejo: Realizar una revisión profesional rápida a finales de otoño merece la pena, ya que permite que la instalación comience la temporada fría con la superficie de los módulos limpia y a plena capacidad.
Nieve en una instalación fotovoltaica: qué hacer y cuándo intervenir
¿Se genera energía fotovoltaica si hay nieve en los módulos? Sí y no. Incluso con una capa de nieve suelta de unos pocos centímetros, los módulos pueden seguir generando electricidad debido a la luz difusa. Gracias al calor propio de los módulos y a un ángulo de inclinación más pronunciado, la nieve y el hielo se derriten y se deslizan por sí solos. Además, los módulos suelen limpiarse sin ayuda externa.
Sin embargo, si hay una gruesa capa de nieve de más de 15 centímetros sobre el tejado, la luz solar no podrá penetrar hasta los módulos fotovoltaicos. En este caso, deben evaluarse cuidadosamente las ventajas y desventajas de retirar la nieve: ¿Cuál sería la pérdida real de energía y los costes asociados?
Si las pérdidas se producen durante un breve periodo de tiempo, uno puede decidir asumirlas en lugar de recurrir a un servicio profesional de limpieza de nieve. En zonas situadas a mayor altitud con acumulaciones constantes de nieve o donde la nieve húmeda y pesada supone un riesgo, se recomienda retirarla para aliviar la carga. Igualmente, solo se deben autorizar profesionales con equipo especializado para trabajar en el tejado, pues el riesgo de accidentes es demasiado elevado para personas no expertas. Las partes accesibles pueden, si es necesario, limpiarse desde el suelo con utensilios suaves como escobas de cerdas blandas o raspadores telescópicos. Bajo ninguna circunstancia se debe emplear sal para deshielo, ya que las partículas pueden dañar los módulos y reducir su rendimiento.
Cómo optimizar el autoconsumo fotovoltaico en invierno
1. Uso de unidades de almacenamiento: El excedente fotovoltaico se almacena en la batería durante el día para su uso posterior. En los meses de invierno, cuando hay poco o ningún excedente y las tarifas son variables, resulta conveniente cargar la batería con energía barata de la red y usarla cuando los precios suben.
2. Calefacción y agua caliente con fotovoltaica: La energía solar autogenerada también puede utilizarse en invierno para la calefacción y producción de agua caliente. Los reguladores de consumo, como Fronius Ohmpilot, utilizan incluso los pequeños excedentes para controlar el elemento calefactor de la caldera o del depósito acumulador y mantener constantemente alta la temperatura del agua en su interior. Cuando la bomba de calor está integrada con la energía fotovoltaica, su funcionamiento es más eficiente porque no tiene que encenderse y apagarse con tanta frecuencia. Esto alivia todo el sistema de calefacción del hogar y, por tanto, aumenta su vida útil.
3. Gestión inteligente de la energía: Con una herramienta de monitorización como Fronius Solar.web, podrás mantener bajo control el rendimiento y el consumo, identificar los electrodomésticos que más energía gastan sin que te des cuenta, y realizar ajustes específicos para que el sistema funcione de forma aún más eficiente.
Las herramientas inteligentes de gestión de la energía basadas en inteligencia artificial, como Fronius Energy Cost Assistant, analizan continuamente la producción y el consumo previstos, así como los precios actuales de electricidad, y optimizan la estrategia de almacenamiento de la batería de forma correspondiente. De este modo, se aprovechan los recursos energéticos de manera eficiente y se reducen los costes de electricidad.
4. Ajuste del horario de consumo: Cuando los consumos que requieren mucha energía, como lavadoras, lavavajillas, etc., funcionan en el momento exacto en que la instalación fotovoltaica está produciendo más energía solar —en invierno, principalmente al mediodía—, esto tiene un efecto positivo en el autoconsumo. Además, el desplazamiento de cargas y los cambios en el propio comportamiento de consumo de energía también se reflejan en la factura de electricidad.
5. Carga de un coche eléctrico: Aunque el rendimiento y el excedente fotovoltaico sean menores en invierno que en verano, sigue siendo recomendable cargar el coche eléctrico con energía propia, ajustando el horario a las horas más soleadas del mediodía. Las estaciones de carga inteligentes permiten la carga dinámica con excedente fotovoltaico y también pueden aprovechar automáticamente las tarifas variables durante la noche en horas de bajo coste.
Consejo: La estación de carga Fronius Wattpilot Flex optimizada para energía fotovoltaica puede cambiar automáticamente entre carga monofásica y trifásica y, así, utilizar incluso los excedentes fotovoltaicos más pequeños desde 1,38 hasta 22 kW. De este modo, no se desperdicia ni un rayo de sol incluso en invierno.
Conclusión: ¿merece la pena una instalación fotovoltaica en invierno?
En nuestras latitudes, las instalaciones fotovoltaicas generan mucha menos electricidad en los días cortos de invierno que en los largos días de verano. No obstante, con una planificación adecuada del sistema —por ejemplo, un sistema de fachada orientado al sur o mayores ángulos de inclinación de los módulos— se puede sacar el máximo partido al sol incluso en invierno. Las herramientas de gestión inteligente de la energía ayudan a integrar de forma eficiente la unidad de almacenamiento, la estación de carga y el regulador de consumo en el propio sistema energético global, aumentando al mismo tiempo el autoconsumo. De esta manera, es posible alcanzar un cierto grado de autosuficiencia incluso en los meses más fríos.
