El análisis del sombreado es uno de los pasos más esenciales en la fase de diseño o análisis del sistema de energía solar. En la energía fotovoltaica es importante analizar las sombras causadas por los objetos circundantes y/o la vegetación. En casos especiales, como el análisis o el diseño de sistemas BIPV, también es muy importante el análisis exacto de los sistemas fotovoltaicos de sombra (voladizos, aletas de sombreado vertical, toldos, etc.).
Un análisis similar también forma parte del diseño de casas pasivas o casas solares: los voladizos también deben planificarse con mucho cuidado en este caso. Los cálculos básicos se pueden realizar mediante algunas ecuaciones sencillas – las fórmulas para algunos casos sencillos típicos se pueden encontrar a continuación.
También hay disponibles algunas herramientas gráficas como la calculadora de trayectoria solar (pilkington). Para el análisis de objetos complejos existen varias herramientas informáticas. Algunas de ellas ofrecen incluso simulaciones en 3D. En la energía fotovoltaica el calculo de las sombras es de suma importancia.
Debe eliminarse en la medida de lo posible. Incluso los pequeños obstáculos como las chimeneas, los postes de teléfono, etc., no deben descuidarse. Para minimizar la influencia del sombreado del conjunto fotovoltaico (si no se puede evitar el sombreado) se pueden utilizar diferentes técnicas de optimización del sistema.
Dispositivos de sombreado, en general
Para diferentes casos sencillos, en general no es difícil calcular las sombras para un día y una hora determinados. A continuación, encontrará algunas fórmulas y ecuaciones que pueden ayudarle a calcular las sombras para los casos particulares más comunes en la práctica de la ingeniería.
Optimización de los Paneles
Las pérdidas por sombreado de los sistemas fotovoltaicos no pueden evitarse (si se producen sombreados), pero al menos una parte de ellas puede minimizarse. El momento adecuado para considerar esta cuestión es la fase de planificación del sistema, después suele ser demasiado tarde.
Sombreado de las cadenas: si los módulos cristalinos se montan en el tejado como en la imagen de abajo, deberían montarse siempre en horizontal (como en la imagen) y nunca en vertical. La razón es muy sencilla: cada módulo cristalino suele incluir dos diodos de derivación que se activan si se producen sombras.
Cuando los módulos se montan en horizontal, el módulo sigue funcionando con cierta potencia (50% o menos) si la fila inferior está a la sombra, porque sólo hay un diodo de derivación activo. Pero si los módulos se montan verticalmente y si la fila inferior está sombreada parcial o totalmente, ambos diodos de derivación están activos y la cantidad de potencia de salida es casi nula.
Configuración del inversor
Configuración del inversor: algunos inversores ofrecen varias entradas, para cada cadena su propia entrada; en caso de sombreado de una cadena, las demás entradas seguirán funcionando en MPP.
Módulos amorfos
Módulos amorfos: en los casos en los que no pueda evitarse el sombreado, debería considerarse el uso de módulos amorfos. Los módulos amorfos son mucho menos sensibles al sombreado parcial (en comparación con los módulos cristalinos), de modo que incluso en caso de sombreado parcial producen una cantidad significativa de energía.
Forma de la matriz
Forma de la matriz – En algunos casos, como el ejemplo del tejado de la iglesia en la imagen, también se puede evitar la pérdida de sombra con un diseño cuidadoso de la matriz. El conjunto de la imagen tiene forma de trapecio, debido a la sombra del campanario de la iglesia.
Herramientas para el análisis de sombras
Solar Pathfinder – El Solar Pathfinder ha sido el estándar en la industria solar para el análisis de sitios solares durante décadas. Su reflejo panorámico del emplazamiento proporciona instantáneamente un año completo de datos solares/de sombra precisos, lo que lo convierte en el instrumento de elección.
HORIcatcher – HORIcatcher es una herramienta fácil y rápida para tomar fotos del horizonte en exteriores. Las imágenes pueden utilizarse para determinar la entrada de energía solar, la duración de la insolación y la exposición al sol reducida por obstáculos como árboles, casas o montañas. HORIcatcher se suministra con una cámara digital.
Steprobotics: herramienta de análisis preciso de las sombras solares. El usuario acopla una lente especial de ojo de pez a la cámara frontal del teléfono y la convierte en un ojo solar solmétrico.
Software
Autodesk ECOTECT Analysis – es un programa de análisis de edificios líder en la industria que permite a los diseñadores trabajar fácilmente en 3D y aplicar todas las herramientas necesarias para un futuro energéticamente eficiente y sostenible.
Shadow Analyser – Shadow Analyzer es una herramienta CAD paramétrica avanzada para los profesionales del área de Ingeniería y Arquitectura de la Energía Solar.
Shadows – Shadows es un programa utilizado para diseñar relojes de sol y astrolabios y es muy útil también para calcular la sombra de los paneles solares. Soporta relojes de sol planos con estilo polar de cualquier orientación y reclinación, relojes de sol analemáticos, cilíndricos y bifilares.
