¿Sobredimensionamiento de sistemas solares: error o estrategia?
El dimensionamiento de plantas fotovoltaicas, ya sea para bombeo, autoconsumos o instalaciones aisladas, está tendiendo hacia un sobredimensionamiento sin control.
Esto ha llevado generar una discusión muy común, ¿Es correcto o incorrecto el realizar el sobredimensionamiento de un Sistema Solar?
Es más fácil para cualquier trabajador del sector dimensionar a “cadenas completas” o considerando solo las limitaciones dimensionales, pero ¿es esto realmente un problema? ¿Es lo único que nos afecta?
En este blog, responderemos a estas preguntas de manera integral, primero debemos considerar algunos puntos importantes.
Tensión en el Campo Solar
Primero, debemos hacer una inmersión profunda en nuestro método de dimensionamiento. La cuestionante principal es:
¿Aumentar la potencia instalada generará más energía?
Existe la idea general de que al aumentar la potencia pico de la instalación fotovoltaica, se generará más energía en corriente alterna, olvidando los factores limitantes del propio inversor.
Es crucial tener en cuenta el rango de funcionamiento de los MPPT y su rango óptimo.
Por ejemplo, en algunos inversores como los de DEYE, la electrónica de potencia permite producción durante más horas al día, incluso con menos tensión de la óptima o con sobre tensión.
Esto puede traducirse en un aumento de la energía entregada por el sistema en condiciones óptimas. Sin embargo, en condiciones de máxima ocupación, el inversor no puede entregar el “110%” de producción prometida, ya que su desempeño en tensiones superiores a la óptima resulta en un menor aprovechamiento y en una reducción de potencia.
Sobredimensionar el número de paneles en serie incrementa proporcionalmente la tensión de entrada. A medida que aumenta la potencia, se reduce el rango de tensión de “máxima eficiencia”, y cruzar cierto umbral puede limitar la producción del inversor.
En sistemas aislados, la sobredimensión puede ser más problemática, ya que los reguladores suelen ser más sensibles a las tensiones elevadas. Por ejemplo, los reguladores SRNE permiten una sobredimensión más amplia para aumentar la intensidad del sistema, lo que proporciona más energía en condiciones adversas, pero requiere inversiones adicionales en protecciones.
En el caso de bombeo solar, la sobredimensión es justificable, siempre que se mantenga dentro del rango de funcionamiento seguro del variador, ya que proporciona más horas de funcionamiento y, por tanto, más litros de agua entregados.
Sombras en la Instalación
Las sombras son el peor enemigo de la eficiencia en los sistemas fotovoltaicos. No solo detienen la producción de las células afectadas, sino que pueden causar puntos calientes que dañan físicamente los paneles.
Afortunadamente, existen soluciones como algoritmos MPPT, optimizadores y microinversores que ayudan a mitigar estos efectos. Por ejemplo, DEYE tiene optimizadores que además pueden ayudar en labores de mantenimiento, como la detección de fallos.
Sobredimensión, Orientación e Inclinación
Sobredimensionar sin considerar las limitaciones de paneles e inversores puede ser problemático. Sin embargo, un sobredimensionamiento inteligente puede aumentar la generación de energía. La efectividad de esta práctica depende de la ubicación geográfica y la necesidad energética horaria.
Por ejemplo, en La Paz, sobredimensionar más allá del 40% no suele ser beneficioso debido a las condiciones ambientales y la radiación solar que se tiene por motivo de la altura a la que se encuentra geográficamente, pero sobredimensionar un porcentaje mayor al 40% en el departamento de Santa Cruz resulta mucho más efectivo y conveniente por las condiciones climatológicas y la posición geográfica.
¿Qué orientación e inclinación deben de tener los paneles solares en el Bolivia?
Para ubicar la orientación de los paneles solares correcta, hay que valorar el ángulo acimutal, el cual se refiere a la posición de paneles con respecto a la línea ecuatorial.
Bolivia encuentra en el hemisferio sur, es decir, en la zona inferior de la línea ecuatorial; así que la orientación de los paneles solares óptima es hacia el norte. De ese modo, podrá obtener un buen rendimiento en su instalación.
Material de la Instalación
La elección de los materiales y equipos es crucial. Seleccionar equipos que sean compatibles con las condiciones de trabajo solicitadas y utilizar tecnologías avanzadas puede mejorar significativamente la generación y eficiencia.
Por ejemplo, los paneles solares de última generación tipo N, como los AE Solar, ofrecen mejor aislamiento, resistencia, menor degradación y mayor eficiencia. Los inversores también deben seleccionarse adecuadamente. Inversores como los de Deye, con múltiples MPPT y algoritmos avanzados, con acceso remoto y sistemas de detección de fallos en tiempo real, pueden asegurar la máxima disponibilidad y eficiencia del sistema.
Algunos casos reales de sobredimensionamiento.
Ejemplo 1: Planta Fotovoltaica embajada de Brasil
Ubicación: Zona Centro de La Paz
Inversor: 10 kW
Paneles Solares: 13 kW (aproximadamente 38 paneles de 340 W cada uno)
Motivo: En La Paz, la radiación solar varía considerablemente debido a su altitud y clima. Al sobredimensionar a 13 kW en paneles, se asegura que el inversor de 10 kW opere cerca de su capacidad máxima durante más tiempo, compensando los días nublados y el polvo que puede reducir la eficiencia de los paneles.
El porcentaje de sobredimensionamiento es del: 30%
Ejemplo 2: Planta Fotovoltaica Industrial
Ubicación: Parque Industrial de El Alto
Inversor: 200 kW
Paneles Solares: 240 kW (aproximadamente 521 paneles de 460 W)
Motivo: Las industrias en El Alto necesitan una fuente de energía confiable y económica. Con el sobredimensionamiento a 240 kW, la planta fotovoltaica puede asegurar que el inversor de 200 kW opere a plena capacidad la mayor parte del tiempo, optimizando la producción de energía y proporcionando un amortiguador contra la variabilidad solar debido a la altitud y el clima.
El porcentaje de sobredimensionamiento es del 20%
Ejemplo 3: Planta Fotovoltaica Residencial
Ubicación: Equipetrol, Santa Cruz de la Sierra
Inversor: 10 kW
Paneles Solares: 15 kW (aproximadamente 33 paneles de 460 W cada uno)
Motivo: Santa Cruz tiene un clima tropical con una alta variabilidad de radiación solar debido a las frecuentes nubes y lluvias. Sobredimensionar a 15 kW en paneles asegura que el inversor de 10 kW funcione cerca de su capacidad máxima más a menudo, compensando los días nublados y la acumulación de polvo y suciedad en los paneles.
El porcentaje de sobredimensionamiento es del 50%
Conclusión
Una correcta dimensión de un sistema fotovoltaico requiere atención a diversos parámetros, más allá de simplemente llenar strings de inversores con paneles. Un buen dimensionamiento no solo extiende la vida útil del sistema, sino que también maximiza la producción de energía y ofrece un retorno de inversión más atractivo.
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