«¡Hacia el sur!»: Este es el lema que suele repetirse cuando se trata de la instalación de módulos fotovoltaicos. ¿Acaso no es así? Lo cierto es que, en el hemisferio norte, el sur es la dirección más rentable para la generación de energía solar. Pero, ¿qué ventajas ofrecen los diseños alternativos de instalaciones, qué es el llamado «ángulo acimutal» y qué papel juega el ángulo de inclinación de los módulos en el rendimiento fotovoltaico? Todo esto lo podrás descubrir aquí.
Quienes deciden construir una vivienda hoy en día también suelen tener previsto el montaje de una instalación fotovoltaica desde el principio, y una pregunta que se hacen es: ¿Hacia dónde debo orientar los módulos para sacarles el máximo partido? Como ya se ha mencionado al principio, la orientación sur es ideal cuando se trata de aprovechar al máximo el potencial del sistema. Durante la mañana, el sol va subiendo y alcanza su mayor intensidad cuando está al sur, alrededor del mediodía.
A menudo, los propietarios tienen la opción de hacer los preparativos necesarios y dejar espacio libre para los módulos. No obstante, no todos los edificios nuevos, y aún menos los ya construidos, disponen de un tejado orientado al sur. Pero tampoco es un requisito imprescindible.
¿Es obligatorio orientar las placas solares al sur? Alternativas posibles
Entonces, ¿qué opciones existen para los edificios que se construyeron hace años o incluso décadas? En aquel entonces, pocas personas consideraban la posibilidad de que los propietarios algún día pudieran aprovechar la energía del sol para generar electricidad. A veces, incluso las normativas de construcción impiden contar con un tejado orientado al sur. Y aun teniéndolo, el rendimiento no está garantizado, pues los edificios y árboles cercanos pueden sombrear parcial o totalmente los módulos.
Por este motivo, muchos edificios tienen un tejado a dos aguas orientado al este y al oeste, la construcción predominante en gran parte de Europa. «Aun así, los propietarios no tienen por qué renunciar a la fotovoltaica», explica Robert Reinbrech, experto en energía solar de Fronius International. «Aunque una orientación directa al sur ofrezca el mayor rendimiento, la mayoría de las demás orientaciones también tienen sentido desde el punto de vista de la rentabilidad».
Rendimiento de las placas solares según su orientación
| Suroeste/sureste | Estos sistemas generan el 95 % del rendimiento máximo y, por tanto, solo un 5 % menos que los que están orientados al sur. |
| Este | Una instalación fotovoltaica con esta orientación produce alrededor de un 20 % menos de energía fotovoltaica que aquellas que están orientadas al sur. |
| Oeste | En estas instalaciones ocurre lo mismo que con las orientadas al este: Generan en torno al 80 % del rendimiento máximo. La diferencia es que en la segunda mitad del día se genera más energía que por la mañana. |
| Combinación de orientación este y oeste | La combinación de módulos orientados al este y al oeste –a menudo denominada orientación este-oeste– también conlleva una pérdida de rendimiento de alrededor del 20 %. Las pérdidas se notan especialmente en invierno, cuando el sol sale más tarde y se sitúa más hacia el sur. |
| Norte | ¿Tiene sentido tener una instalación fotovoltaica orientada al norte? En el lado del tejado que está a la sombra del sol, se puede generar entre un 30 y un 50 % menos de energía que en el lado soleado, por lo que estos sistemas no son rentables en muchos casos. |
Orientación este-oeste en placas solares: ventajas y cuándo conviene
Como muestra la tabla anterior, las instalaciones con orientación este-oeste implican ciertas pérdidas de rendimiento, pero también ofrecen grandes ventajas:
Mientras que los módulos orientados al sur alcanzan su máximo rendimiento hacia el mediodía y, por tanto, pueden generar considerables excedentes fotovoltaicos, una orientación este-oeste ofrece una generación de energía mucho más uniforme desde el amanecer hasta el anochecer. Reinbrech añade: «Aunque los componentes rara vez o nunca alcancen su máximo rendimiento en esta orientación, el suministro constante de energía fotovoltaica suele ser un mayor alivio financiero para los hogares en comparación con los sistemas orientados al sur. Esto es especialmente cierto cuando se trata de viviendas sin unidad de almacenamiento. Esta orientación permite obtener una cantidad moderada de energía de manera constante para el autoconsumo; incluso por la mañana y por la noche, cuando suelen alcanzar los picos de demanda. Por ejemplo, cuando se prepara el café, se carga y se enciende la lavadora o se enciende la televisión».
Hay otra ventaja técnica que conviene destacar: Cuando los módulos y los inversores no funcionan a plena potencia, sus componentes no alcanzan temperaturas críticamente altas. Esto protege los componentes y prolonga su vida útil. En ciertos casos, incluso puede merecer la pena adquirir un inversor de menor potencia para reducir los costes de adquisición.
Ángulo acimutal en placas solares: qué es y cómo influye en la orientación
El ángulo acimutal permite determinar fácilmente si se trata de un sistema orientado al sur, al este o al oeste. ¿Pero cómo se calcula? Para ello es importante saber lo siguiente:
El ángulo acimutal determina la desviación respecto al plano horizontal y, en una esfera como la Tierra, puede alcanzar los 180 grados. En ámbitos como la cartografía y la astronomía, indica la desviación con respecto al norte geográfico. En cambio, en el ámbito fotovoltaico indica la desviación con respecto al sur.
La combinación de los ángulos acimutales y de inclinación determina, en última instancia, el rendimiento máximo teórico que puede generar una instalación fotovoltaica.
En concreto, esto significa lo siguiente:
/ Un ángulo acimutal de 0 grados corresponde al sur exacto, que ofrece el mayor rendimiento.
/ Un ángulo acimutal de 90 grados corresponde al oeste, y uno de – 90 grados al este.
/ Un ángulo acimutal de 45 grados indica una orientación al suroeste, mientras que un ángulo de – 45 grados señala al sureste .
/ Por último, una orientación al norte equivale a un ángulo acimutal de 180 grados.
Inclinación óptima de las placas solares y su impacto en el rendimiento
Ahora que ya conocemos el ángulo acimutal, vamos a explicar el ángulo de inclinación. Al fin y al cabo, los rayos del sol no solo deben incidir sobre los módulos fotovoltaicos el mayor tiempo posible, sino también perpendicularmente. En Europa Central, conviene inclinar los módulos aproximadamente 30 grados para aprovechar al máximo la producción solar doméstica.
Quienes hayan estado leyendo con atención podrían preguntarse: ¿Acaso no varía el ángulo de los rayos del sol a lo largo del año? Después de todo, el sol está mucho más bajo en invierno que en verano. «Es una observación acertada. En invierno, convendría un ángulo de inclinación superior a 60 grados para obtener el máximo rendimiento. Un ángulo subóptimo reduciría el rendimiento en varios puntos porcentuales. Si se mide en cifras absolutas, expresadas en kWh, esta pérdida se mantiene moderada en invierno, dado el reducido número de horas de sol y la baja intensidad de la radiación», asegura el experto solar de Fronius.
¿Es mejor un tejado plano o a dos aguas para instalar placas solares?
La respuesta correcta depende de muchos factores. En los tejados a dos aguas, lo más importante es la inclinación. Este tipo es la mejor opción si, por casualidad, el ángulo se encuentra dentro del rango óptimo para la latitud correspondiente. Sin embargo, incluso los tejados a dos aguas más inclinados pueden aprovecharse para instalaciones fotovoltaicas, pese a las ligeras pérdidas de rendimiento a lo largo del año; de hecho, pueden generar algo más de energía solar en invierno que los techos con menor inclinación. Una ventaja adicional es que, cuanto mayor sea el ángulo de inclinación, más difícil será que la suciedad se adhiera a los módulos: Esto reduce los costes de mantenimiento y aumenta el rendimiento. El montaje de módulos en tejados inclinados es sencillo y no suele requerir estructuras de soporte adicionales.
En cambio, para el montaje en tejados planos suelen ser necesarias costosas estructuras de elevación para aumentar el ángulo de inclinación y, con ello, el rendimiento. Los soportes más planos, de 10 a 15 grados, han demostrado ser la mejor opción. Este ángulo de inclinación minimiza el sombreado entre módulos y, al mismo tiempo, reduce la superficie expuesta al viento. La ventaja de los tejados planos es que los módulos se pueden orientar de manera flexible, lo que permite alcanzar rendimientos potencialmente más altos.
Una característica especial de las instalaciones este-oeste es que son especialmente eficientes en tejados más planos con un ángulo de inclinación de 10 a 15 grados. Esto se debe a que los módulos aprovechan mejor la radiación solar de las primeras y últimas horas del día, que incide en la Tierra con un ángulo más bajo.
En este artículo, nos hemos centrado exclusivamente en los sistemas sobre tejados e integrados en tejados. Para conocer las ventajas de las instalaciones para fachadas y vallas fotovoltaicas, haz clic aquí.
Cuál es la mejor orientación de las placas solares según tu objetivo y ubicación
Como ves, si se busca un suministro continuo de una cantidad moderada de energía solar desde la mañana hasta la tarde, una orientación este-oeste es ideal para la mayoría de los hogares, especialmente para aquellos que no disponen de unidad de almacenamiento.
Quien, en cambio, quiera obtener el máximo absoluto de kilovatios hora de todos los componentes de la instalación fotovoltaica, lo mejor es orientarla hacia el sur, siempre que las condiciones estructurales lo permitan. Cabe destacar que la mayor proporción de energía solar se produce alrededor del mediodía, mientras que el rendimiento por la mañana y por la noche es prácticamente insignificante. Solo los hogares con unidad de almacenamiento serán capaces de aprovechar realmente el excedente de energía solar.
Asimismo, las pequeñas desviaciones respecto al sur exacto no provocan pérdidas de rendimiento importantes; únicamente la orientación hacia el norte puede comprometer la rentabilidad.
La orientación natural de los módulos solares también depende, por supuesto, de la ubicación de la instalación fotovoltaica. En el hemisferio norte, la orientación hacia el sur geográfico ofrece el máximo potencial de rendimiento; en el hemisferio sur, sin embargo, ocurre exactamente lo contrario. En este caso, los módulos deben orientarse preferentemente hacia el norte para maximizar el rendimiento fotovoltaico.
El ángulo de inclinación ideal también varía según la región. En latitudes más altas, los ángulos de inclinación más elevados son ventajosos debido a la posición «más baja» del sol en el cielo. A la inversa, cuanto más cerca esté un módulo del ecuador, menor deberá ser el ángulo de inclinación.
Tanto los tejados a dos aguas como planos son aptos para instalaciones fotovoltaicas. Mientras que los tejados a dos aguas permiten un montaje más asequible, la flexibilidad de diseño que ofrecen los tejados planos brinda un potencial de rendimiento superior.
Una cosa es segura: Con la tecnología solar actual, es posible montar una instalación de manera rentable en casi cualquier vivienda. Ignorar el potencial del propio tejado puede salir más caro a los propietarios a largo plazo que una inversión puntual en fotovoltaica.
