Cuanto más sol, más energía solar. Por tanto, si tienes previsto instalar tu propia instalación fotovoltaica en el tejado, es recomendable que te informes sobre cuáles son las mejores condiciones para garantizar que esta no solo tenga un funcionamiento perfecto, sino que además genere un rendimiento óptimo. Uno de los mayores factores de interferencia sigue siendo el sombreado de los módulos. Sin embargo, este problema está quedando en un segundo plano gracias a los avances inteligentes en el mercado solar. En esta entrada de blog, puedes averiguar por qué el sombreado parcial de los módulos apenas afecta al rendimiento de las instalaciones fotovoltaicas actuales.
Un sol resplandeciente, ni una nube en el cielo y una instalación fotovoltaica en el tejado son las condiciones ideales para producir la mayor cantidad posible de energía desde tu hogar. Sin embargo, pocos tejados cumplen estos requisitos.
Los árboles, los postes, las antenas de las casas o los edificios vecinos a menudo proyectan sombras sobre los módulos, lo que en teoría se traduce en una menor producción y rendimiento. Un análisis más detallado muestra que el sombreado desigual apenas afecta al rendimiento total de la instalación fotovoltaica a lo largo del año. En su lugar, lo que realmente marca la diferencia es la elección del inversor adecuado y la disposición correcta de los módulos. Aquí es donde entra en juego el llamado factor FC:
¿Qué es el factor FC?
El factor FC, del inglés «Fill Correction Factor», también se conoce como factor de pérdidas por sombreado o «factor de superficie efectiva del módulo». Describe la influencia del sombreado en el rendimiento de una instalación fotovoltaica y,
mediante una cifra, indica cuánto se reduce el rendimiento real de un módulo sombreado en comparación con el rendimiento sin sombreado. Se calcula mediante simulaciones asistidas por software o a partir de valores empíricos y tablas de cálculo.
El factor FC se utiliza en la previsión del rendimiento y, en particular, en la planificación de instalaciones fotovoltaicas complejas para calcular valores realistas de rendimiento energético. Tiene en cuenta la orientación y la inclinación de los módulos, así como su interconexión y el tipo de sombreado (p. ej. puntual, plano, temporal).
Suele expresarse como porcentaje o valor adimensional entre 0 y 1.
FC = 1 → Sin sombreado, pleno rendimiento
FC < 1 → Sombreado presente, rendimiento reducido
Por ejemplo, si un módulo está parcialmente sombreado por un árbol y, por tanto, solo puede proporcionar el 80 % de su capacidad original, el factor FC es 0,8. No obstante, hay formas de solucionar este problema. En este artículo te desvelamos cómo… ¡Sigue leyendo!
Un mito persistente ya refutado
«Si los módulos quedan a la sombra –por ejemplo, por hojas de árbol–, significa que toda la instalación fotovoltaica deja de producir energía o casi no la produce. Funciona como una manguera: si la presionas, sin importar dónde, el flujo de agua disminuye mucho o se detiene».
Esta afirmación sigue estando muy extendida, pero hace tiempo que quedó obsoleta. Esto se debe a que la solución a esta problemática ya está integrada en cada módulo: mediante diodos de derivación.
Cumplimiento de objetivos gracias a los diodos de derivación
Hoy en día, la mayoría de los módulos están equipados con diodos de derivación. Estos hacen las veces de puente: si determinadas zonas de un módulo no pueden rendir al máximo (p. ej. debido a sombras o suciedad), los diodos de derivación se encargan de que la corriente evite las series de celdas afectadas.
¿Cómo funciona? Al cambiar la tensión de CC del inversor que se aplica a la serie, los diodos se activan y, por tanto, se vuelven conductores, permitiendo el puenteado de la serie de celdas afectada del módulo en cuestión.
Como resultado, las demás zonas del módulo siguen siendo plenamente operativas y todo el sistema puede seguir funcionando de forma eficiente. «Esto tiene dos ventajas«, explica Marija Milosavljeva, Experta en Desarrollo de Sistemas en Fronius. «Por un lado, se evita el sobrecalentamiento y los posibles puntos calientes o ‘hotspots’ y, por otro, se genera un rendimiento rentable a pesar del sombreado parcial».
Innovación en el mercado de módulos solares
Los continuos avances en los módulos solares también contribuyen a aumentar la rentabilidad de las instalaciones fotovoltaicas para tejados.
Gracias a la tecnología de media celda o «half-cell» (es decir, la reducción a la mitad de las células solares individuales), los módulos convencionales de este tipo no solo pueden reducir las pérdidas de rendimiento, sino también aprovechar mejor la luz. También ofrecen un funcionamiento estable incluso a altas temperaturas.
El denominado comportamiento de sombreado también es superior en los módulos de media celda, ya que los diodos de derivación dividen los módulos en el centro. Esto significa que si, por ejemplo, las hojas de un árbol tapan la mitad inferior o superior del módulo de media celda, la otra mitad puede seguir produciendo a pleno rendimiento. A modo de comparación: si un módulo de celda completa o «full cell» se sombreara exactamente de la misma manera, se perdería la producción en su totalidad.
Seguimiento MPP eficiente para un mayor rendimiento
Para minimizar las pérdidas por sombreado o desajuste, los inversores de una o múltiples series fotovoltaicas están equipados con uno o varios seguidores MPP (en inglés, Maximum Power Point Tracker). En el mejor de los casos, se utiliza un seguidor MPP por serie, que determina de forma continua el punto de servicio óptimo de las series conectadas y mantiene así el rendimiento de la instalación fotovoltaica al máximo nivel en todo momento.
Gestión de sombreado incluida
¿Quieres obtener el máximo rendimiento a pesar del sombreado parcial? Un sistema inteligente de gestión de sombreado, preferiblemente ya integrado en el inversor, puede conseguirlo, ya que permite optimizar incluso las zonas del tejado que no están completamente despejadas.
Nuestro Dynamic Peak Manager es un algoritmo inteligente de seguimiento MPP que detecta las sombras y optimiza el rendimiento a nivel de serie. Para ello, el algoritmo escanea y analiza toda la curva tensión-potencia a intervalos regulares de unos 10 minutos y encuentra siempre el punto de trabajo más eficiente (en inglés, Global Maximum Power Point) de la instalación fotovoltaica.
Marija Milosavljeva, Experta en Desarrollo de Sistemas en Fronius
No todas las pérdidas por sombreado son iguales
Ejemplo: Sombra proyectada por una chimenea
Una prueba realizada con un software de simulación independiente muestra que las pérdidas anuales por sombreado son bajas.
En términos generales, hay que tener en cuenta dos categorías de pérdidas diferentes.
Pérdidas por sombreado parcial específicas de cada módulo: diversos objetos que proyectan sombras (en este caso, una chimenea) bloquean la luz solar, lo que reduce la irradiación sobre los módulos. Dicha reducción no puede optimizarse por ningún inversor, optimizador de rendimiento ni microinversor. La única solución en este caso es eliminar el propio objeto causante de la sombra.
En cambio, las pérdidas por desajuste, es decir, las causadas por el sombreado de las series, pueden mejorarse significativamente con un algoritmo inteligente de seguimiento MPP. Como muestra la tabla, las pérdidas por desajuste son aproximadamente dos tercios inferiores a las pérdidas por sombreado a nivel de módulo gracias a Dynamic Peak Manager.
| Tipo de pérdidas por sombreado | Pérdidas en % | Pérdidas en kWh | |
| Sombreado parcial específico de cada módulo | –0,18 % | 26,07 kWh (desde 14 485 kWh) | No puede optimizarse por inversores, optimizadores, etc |
| Pérdidas por desajuste (interconexión/sombreado) | –0,06 % | 8,7 kWh (desde 14 485 kWh) | Gran reducción gracias al Dynamic Peak Manager |
Los resultados de la simulación muestran claramente que el sombreado parcial a nivel de módulo da lugar a una pérdida porcentual mucho mayor (aprox. 0,18 %) en comparación con las pérdidas por desajuste (aprox. 0,06 %).
En resumen: si el inversor, como pieza central de una instalación fotovoltaica, tiene un seguimiento eficiente y una gestión inteligente del sombreado —como es el caso de todos los inversores Fronius—, no solo puedes confiar en unos resultados de rendimiento óptimos incluso en condiciones ambientales adversas, sino también en la interacción ideal entre hardware y software, sin componentes ni costes adicionales.
¿Son los optimizadores de rendimiento la solución al problema?
Aunque los optimizadores de CC también pueden mejorar el rendimiento del sistema en caso de sombreado, rara vez resultan rentables.
Entonces, ¿qué hacen los optimizadores? Estos dispositivos tratan de optimizar cada módulo mediante su seguidor MPP particular controlando la tensión a nivel de módulo. «Los optimizadores de rendimiento aportan ventajas particularmente en el caso de sombras leves, siempre y cuando no se activen los diodos de derivación. Si estos se vuelven conductores (es decir, activos) cuando hay más sombra, la zona sombreada se puentea y prácticamente se desconecta. Esto significa que el optimizador de rendimiento ya no tiene trabajo que hacer, ya que no puede influir en un área desactivada«, señala Milosavljeva. El Jefe de Producto, por otra parte, se muestra crítico con el uso de optimizadores: «Como componentes adicionales, los convertidores CC/CC requieren energía e incluso consumen electricidad en modo de reposo, y esta tiene que generarse antes por la instalación fotovoltaica. Como resultado, el aumento de rendimiento obtenido suele ser menor y, en la práctica, no suele justificar los mayores costes de inversión».
Además, los numerosos componentes adicionales que hay que colocar en cada módulo reducen la fiabilidad del sistema en su conjunto y, por tanto, también aumentan la probabilidad de que la instalación fotovoltaica falle.
Conclusión: No siempre es posible evitar el sombreado en instalaciones fotovoltaicas, pero gracias a los prometedores avances en el mercado solar –tanto módulos como inversores de series–, ahora es posible minimizar eficazmente las pérdidas.
Lo que marca la diferencia es el tipo de sombreado o de pérdida de rendimiento: especialmente cuando se trata de pérdidas por desajuste, que pueden surgir por el sombreado desigual de los distintos módulos, es posible encontrar soluciones eficaces en la actualidad. Gracias a la gestión integrada del sombreado, como el Dynamic Peak Manager de Fronius, la proporción de energía solar perdida es muy baja.
La gran mayoría de las pérdidas por sombreado se deben a una reducción general de la incidencia de la luz causada por obstáculos, como árboles, edificios o postes. Ni los optimizadores de CC, ni los microinversores ni otros componentes de la electrónica conductora a nivel de módulo pueden ayudar a remediar esta situación, que solo puede solucionarse retirando el objeto en cuestión, siempre que sea posible.
Las inversiones en componentes adicionales para optimizar el rendimiento, como los optimizadores de CC, rara vez resultan rentables. A su vez, el uso de optimizadores de rendimiento no es ventajoso debido al consumo adicional de energía, sobre todo si hay mucho sombreado o si solo se ven afectados unos pocos módulos; además, su integración aumenta la susceptibilidad a fallos de toda la instalación.
¿Quieres saber más? Encontrarás más datos y cifras sobre el sombreado en nuestro documento técnico «La influencia del sombreado en las instalaciones fotovoltaicas».
