La envergadura de una instalación fotovoltaica se verá influida por diversos factores que hay que tener en cuenta para conseguir el tamaño óptimo según las necesidades y la disponibilidad de espacio y dinero. Este cálculo es necesario para saber el número de placas y baterías, en el caso de las estructuras aisladas, que deberá tener la instalación en un año promedio.
Consumo energético
El primer factor a analizar es la demanda energética del edificio. En el caso de industrias se debe tener en cuenta el consumo energético de las máquinas utilizadas, la iluminación, ventilación, calefacción, equipos eléctricos… Cuanto más preciso sea el cálculo más fiel será la imagen que obtendremos de la demanda energética que debemos satisfacer.
Es importante realizar este cálculo en periodos diferentes, ya que el consumo va variando dependiendo de la época del año y necesitamos un consumo medio para saber las prestaciones que deberá tener la instalación solar a lo largo de todo el año.
Para realizar este cálculo nos bastará saber la potencia que demanda cada equipo y las horas de uso que se le da.
Conociendo cuál es el consumo ya sabremos cuál es la energía que deberá generar la instalación por sí sola, en el caso de instalaciones aisladas, o combinada con la red de suministro eléctrico corriente.
Localización de la instalación
El lugar en el que se instalen las placas solares será otro de los factores determinantes a la hora de dimensionar la extensión de la estructura. Cuantas más horas de luz reciban los paneles y más directa sea la incidencia de esa luz, menor será el número de placas solares a instalar para obtener determinados kW. En la página PVGIS de la Comisión Europea se puede comprobar cuál es la radiación solar incidente en un lugar determinado, para así realizar una estimación sencilla de la radiación existente en el lugar en el que vayamos a instalar los paneles.
Además de la localización geográfica es importante tener en cuenta si en el lugar de instalación, ya sea el techo del edificio o en el suelo, hay determinados obstáculos que puedan crear sombras. La inclinación también incide directamente en la potencia generada por los paneles solares, por lo que es fundamental escoger la estructura para panel solar con ángulo adecuada. En el caso de estructuras para el suelo, habrá también que considerar si habrá o no que realizar la instalación sobre hormigón y la presencia de rachas de viento.
En el caso de que el consumo de energía se produzca a lo largo de todo el año conviene que la inclinación de las placas sea igual a la latitud del lugar. Si la demanda energética se concentra mayoritariamente en verano habría que aplicar una inclinación de 10º menor a la latitud del lugar, mientras que si se produce en invierno, 10º mayor a la latitud.
Una vez estudiada la radiación disponible a lo largo de todo el año en el lugar de la instalación fotovoltaica, podremos pasar a la elección de los paneles solares.
Paneles solares
Conociendo la demanda energética del edificio, la radiación media de la localización geográfica en la que se realizará la instalación y la incidencia media de los rayos del sol en los paneles solares, se podrá proceder a calcular el número de placas fotovoltaicas necesarias.
Para conocer la energía generada por una placa solar habrá que aplicar la siguiente fórmula:
Eplaca = Iplaca * Vplaca * HSP * ŋ
Siendo Iplaca y Vplaca la intensidad y tensión máximas del panel, HSP las horas sol pico y ŋ el rendimiento (normalmente entre un 85% y 90%).
En caso de querer calcular la energía total generada por una serie de placas solares conectadas en paralelo, habrá que aplicar la siguiente fórmula:
Etotal = Itotal – placas * Vtotal – placas * HSP * ŋ
Siendo Itotal y Vtotal la intensidad y tensión generadas por todas las placas solares.Esta suma variará dependiendo de si la conexión se hace en serie o en paralelo.
Sombras de paneles fotovoltaicos
Cuando no se dispone de mucho espacio para la instalación o existe la presencia de algún obstáculo como puede ser una chimenea, para asegurarse de que los paneles reciban la suficiente radiación hay que calcular la distancia mínima al objeto que pueda producir sombra sobre el panel.
El IDAE en su Pliego de Condiciones Técnicas de Instalaciones Conectadas a Red, establece una fórmula sencilla para calcular la distancia mínima. Esta distancia debe asegurar al menos 4 horas de sol a mediodía durante el solsticio de invierno. La distancia mínima “d” deberá ser igual o superior al valor obtenido por la siguiente expresión:
d ≥ h * k
Siendo:
h = altura panel / obstáculo
k = 1 / tan (61 – latitud)
La altura del panel u obstáculo se calculará con la siguiente fórmula:
h = longitud * seno (ángulo de inclinación)
