La inclinación vertical, o ángulo, en el que se instalan los paneles solares en un sistema fotovoltaico tendrá un impacto en la cantidad de electricidad que pueden generar.

Un panel recolectará la radiación solar de manera más eficiente cuando los rayos del sol sean perpendiculares a la superficie del panel; sin embargo, el ángulo del sol varía a lo largo del año. El ángulo de inclinación óptimo para un panel solar diferirá a lo largo del año y también variará según la latitud.

¿Cómo afecta el ángulo de inclinación al rendimiento?

El ángulo de inclinación óptimo no es igual para todos.

La inclinación natural y la órbita de la tierra alrededor del sol influyen en la forma en que el sol se mueve por el cielo en diferentes lugares del mundo y en diferentes épocas del año. La latitud geográfica de una instalación solar determina el ángulo vertical en el que se deben instalar los paneles para generar la mayor cantidad de energía a partir de los rayos del sol que inciden en la superficie.

Los paneles solares que no están inclinados se instalarían paralelos al suelo, mientras que los paneles en un ángulo de 90° se mantendrían en posición vertical.

Pero no es sólo la posición del sol lo que afecta la producción de electricidad solar .

El ángulo en el que se instalan los paneles solares también determina el efecto de las condiciones climáticas y ambientales. En las regiones más cercanas a los polos, la acumulación de nieve en los paneles durante el invierno puede impedir que la luz solar alcance niveles óptimos. ¿La solución? Un ángulo de inclinación mayor puede limitar la cantidad de nieve y hielo que se acumula en la superficie de los paneles al permitir que la nieve y la lluvia se deslicen. La inclinación también puede limitar la suciedad del polvo, la arena y la suciedad en áreas secas, contaminadas o desérticas que pueden bloquear la luz solar y reducir la conversión de energía.

¿Cuál es el ángulo de inclinación correcto para una salida óptima?

Como regla general, para lograr la producción de energía óptima anualmente, el ángulo de inclinación de los paneles solares debe ser el mismo que la latitud geográfica del sitio. Si un panel solar está ubicado a una latitud de 50°, el ángulo de inclinación óptimo también sería de 50°. Cuanto más lejos esté la ubicación del ecuador y más cerca de los polos, mayor será la inclinación para que el panel mire hacia el sol.

Con estructuras fijas, la inclinación coloca los módulos fotovoltaicos en el ángulo que les dará la luz solar más directa desde la posición cambiante del sol a lo largo del día.

Pero la inclinación de las filas de paneles solares crea sombra en las filas paralelas adyacentes, lo que obstruye parcialmente su exposición a la luz solar directa. Y cuando incluso una celda en un módulo fotovoltaico cristalino está sombreada, reduce la generación de electricidad de todo el módulo. Para proyectos a gran escala, incluso un pequeño grado de sombreado puede resultar en pérdidas de producción considerables.

La clave para optimizar un proyecto es aumentar la distancia entre filas paralelas de paneles sin aumentar excesivamente el tamaño total del sitio de instalación. Un sistema montado en el suelo que es demasiado grande aumenta el costo del terreno necesario y puede no ser viable para sitios donde no se dispone de terreno adicional. Y los sistemas montados en el techo se limitan al área utilizable del techo del edificio. Espaciar demasiado los paneles reduce la cantidad de paneles que un techo o terreno puede acomodar y produce menos electricidad.

Esta es una forma en que el software de modelado pvDesign de Rated Power puede garantizar que una planta a gran escala logre un rendimiento óptimo. En pvDesign, el ángulo de inclinación recomendado para estructuras fijas se calcula en función de la latitud del sitio. Si la latitud es inferior a 5°, la inclinación recomendada es de 5°. Para latitudes entre 5° y 10°, la inclinación recomendada es igual a la latitud. Para latitudes entre 10° y 20°, la inclinación recomendada es igual a la latitud multiplicada por 0,9 y para latitudes superiores a 20°, la inclinación recomendada es igual a la latitud multiplicada por 0,85.

¿Cómo el retroceso minimiza el sombreado de inclinación?

El retroceso del panel solar utiliza un motor y un programa de control de seguimiento que ajusta la inclinación de los paneles a medida que el sol se mueve por el cielo durante el día y el año. Esto maximiza la luz solar directa que llega al panel desde la trayectoria del sol al reducir la sombra de las filas adyacentes de paneles para limitar las pérdidas de producción.

Si bien ajustar el ángulo de los paneles para evitar la sombra puede alejar sus superficies del ángulo óptimo para los rayos solares directos, la pérdida en generación es menor que la que perdería el sistema debido a las filas de paneles que reciben sombra.

El backtracking del panel da como resultado una generación de electricidad más eficiente que los sistemas de energía solar con estructuras fijas. Pero es importante tener en cuenta que como requiere motores para ajustar la inclinación de los paneles, es más costoso de instalar y tiene más piezas de equipo para mantener que las estructuras fijas. El backtracking generalmente se usa en lugares donde los niveles de luz solar directa son más altos que la luz solar difusa, por lo que ajustar la inclinación de los paneles produce suficiente electricidad adicional para justificar la inversión.

En pvDesign, la inclinación de retroceso se calcula para dar el ángulo que proporciona la mayor producción de electricidad mientras produce la menor cantidad de sombra en las filas adyacentes. Las estructuras están diseñadas para ajustarse de este a oeste siguiendo la trayectoria del sol durante el día, con la dirección axial de los rastreadores establecida en la dirección de norte a sur.

El algoritmo se basa en la distancia de inclinación que define el usuario, ya que el ángulo límite para el retroceso depende de la inclinación entre las filas de paneles para evitar sombras entre estructuras.