Apuntes de fotovoltaica. Rompiendo algunos mitos II

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  • pont de pedra
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    • 5 ago, 2007
    • 953
    • GIRONA (Girona)

    Apuntes de fotovoltaica. Rompiendo algunos mitos II

    Hola de nuevo:

    Con esta secuela del hilo Apuntes de fotovoltaica. Rompiendo algunos mitos trataré de exponer otro elemento que influye en el rendimiento de nuestra instalación fotovoltaica, para que de nuevo cada uno haga sus propias valoraciones.

    Seguidores solares, ¿SI o NO?

    Desde la óptica del rendimiento de nuestra instalación, los módulos fotovoltaicos montados en la mayoría de nuestras autocaravanas están instalados de forma ineficiente.
    ¿Por qué?
    Si nos fijamos en las instalaciones fotovoltaicas que se pueden ver por los campos o tejados de toda nuestra geografía, ninguno de ellos tiene los módulos instalados en posición horizontal (plano horizontal). El motivo es que para que un módulo produzca la máxima energía posible, los rayos solares deben incidir perpendicularmente sobre su superficie. Por este motivo, la industria fotovoltaica instala los módulos utilizando básicamente dos configuraciones.
    • Fija. Mirando al Sur (si estamos en el hemisferio Norte) con una inclinación de 30° respecto al plano (en nuestro país).
    • Móvil. Montaje sobre una estructura mecánica que sitúa los módulos perpendiculares a los rayos del Sol durante todos los días del año.

    Si colocamos los módulos en nuestras autocaravanas en el plano horizontal los rayos solares nunca incidirán perpendicularmente, con lo que podemos intuir que nuestra instalación es cuando menos poco eficiente.
    Entonces, ¿Por qué se instalan los módulos fotovoltaicos en nuestras autocaravanas en el plano horizontal si es la que menos rendimiento tiene?
    La razón no es baladí, se debe fundamentalmente a criterios mecánicos y aerodinámicos.
    Pero las preguntas que creo que son más interesantes son ¿En qué medida esto es así? ¿Cómo podemos cuantificar las pérdidas respecto a otras configuraciones? ¿Cuánta energía estamos derrochando? ¿Podemos asumir dichas pérdidas?
    Tratemos de responder a alguna de ellas.
    Muchas veces se da un único porcentaje para interpretar unas pérdidas (o ganancias), pero en este caso no es posible dar un solo valor de ganancia. La realidad es algo más compleja. No podemos decir, “si tengo un seguidor solar tendré… un x% de rendimiento”, esto nos llevaría a conclusiones falsas o poco útiles.
    Se puede afirmar que el rendimiento de un módulo inclinado o con seguidor solar respecto a un módulo instalado en el plano horizontal, está sujeto a dos variables principales:
    • La época del año
    • Latitud geográfica en la que nos encontramos.

    Es decir, el rendimiento será diferente para cada época del año, y también cambiará en función de si nos encontramos en París o en Alicante.
    Vamos a desestimar el análisis de la configuración fija antes citada (mirando al sur con 30º de inclinación), y centrémonos en la móvil, esto es un seguidor solar de 2 ejes que es el más eficiente.
    Para poder mostrar la diferencia que supone tener el módulo fotovoltaico en el plano horizontal o tenerlo perpendicular al Sol no tenemos más remedio que recurrir a un gráfico.



    En él se muestra en el eje de abscisas los meses del año y en el eje de ordenadas el porcentaje de ganancia de la producción de un módulo fotovoltaico instalado en un seguidor solar respecto a ese mismo módulo dispuesto en el plano horizontal.
    Como resulta que nuestros vehículos viajan bastante, es de interés mostrar varios enclaves europeos con los que poder comparar las diferencias de rendimiento en función de la latitud geográfica.
    Echemos un vistazo a los datos. Se puede observar que en verano, en la península, el rendimiento es menor que en otras latitudes, pero… estamos hablando de una ganancia de más del 30%.
    La cosa cambia en otoño e invierno, y de qué forma… el incremento del rendimiento se encuentra entre el 75% y 100% para la misma localidad (Sevilla). El rendimiento promedio anual es del 60% pero ya ha quedado claro que este dato no sirve para mucho. Lo que sí que creo más ilustrativo es pensar que en invierno, produciremos el doble de energía.

    No haré más interpretaciones (podría ser subjetivo). Os animo a tomar la palabra y a participar con vuestras reflexiones.

    ¿De dónde salen los datos para la elaboración del gráfico?
    Existe un organismo europeo de libre acceso Photovoltaic Geographical Information System (PVGIS) en el cual se pueden obtener los datos de radiación y estimación de la producción para un determinado lugar a partir de los parámetros más relevantes de nuestra instalación.

    P.D. No llevarse a engaño por el gráfico, no estamos viendo una mayor producción en invierno (evidentemente, se produce menos), estamos visualizando el incremento de producción de energía de un módulo instalado en un seguidor solar de 2 ejes respecto al este mismo módulo instalado horizontalmente.

    Espero que este tema sea de vuestro interés.

    Un abrazo a todos.
  • VIKINGO
    Usuario
    • 3 feb, 2008
    • 13488
    • Cantillana

    #2
    Muy interesante. Muchas gracias por compartir con nosotros estos conocimientos....

    Saludos
    sigpic
    Mis Bricos

    Comentario

    • romulus
      Usuario
      • 13 ene, 2004
      • 1996
      • aqui

      #3
      Gracias por tu escrito, riguroso, clarificador y cientifico. El problema es que instalar un soporte movil no debe ser facil ni barato, amen de tener que disponer de un modulo seguidor para que oriente el modulo siguiendo los rayos solares.
      Ubi bene, ibi patria.

      Comentario

      • JUR
        Usuario
        • 13 ene, 2012
        • 1084
        • CASTRILLON ASTURIAS

        #4
        A ver si alguien se anima a hacer ese brico, pues es realmente importante por lo aquí indicado la orientación del panel. Animo y a ver quien se aventura con ese brico.

        Comentario

        • manuelgl37
          Usuario
          • 18 ene, 2010
          • 1922
          • Salamanca

          #5
          Veo el tema bastante técnico, está un poco lejos para mis conocimientos, seguiré el hilo, para conseguir conocimientos al respecto.
          Un saludo.
          sigpic
          No sé dónde voy, pero estoy en camino.

          Comentario

          • pont de pedra
            Usuario
            • 5 ago, 2007
            • 953
            • GIRONA (Girona)

            #6
            Originalmente publicado por VIKINGO
            Muy interesante. Muchas gracias por compartir con nosotros estos conocimientos....

            Saludos
            Hola VIKINGO, la verdad es que creo que con los temas eléctricos y electrónicos, a veces es difícil saber que estamos haciendo o que estamos utilizando. Por este motivo creo que es positivo explicarlo lo más claro posible y todos podamos sacar nuestras propias conclusiones.

            Originalmente publicado por romulus
            Gracias por tu escrito, riguroso, clarificador y cientifico. El problema es que instalar un soporte movil no debe ser facil ni barato, amen de tener que disponer de un modulo seguidor para que oriente el modulo siguiendo los rayos solares.
            Originalmente publicado por JUR
            A ver si alguien se anima a hacer ese brico, pues es realmente importante por lo aquí indicado la orientación del panel. Animo y a ver quien se aventura con ese brico.
            Hola romulus y JUR, no creo que sea fácil hacer un dispositivo de este calibre, pero en este foro hay verdaderos expertos en hacer maravillas.
            En este sentido, creo que ya no me sorprendería en absoluto.

            Originalmente publicado por manuelgl37
            Veo el tema bastante técnico, está un poco lejos para mis conocimientos, seguiré el hilo, para conseguir conocimientos al respecto.
            Un saludo.
            Hola manuelgl37, si, lo siento por el "toston" es un poco técnico y me hago cargo, pero al mismo tiempo me gusta que se entienda (espero haberlo conseguido), que es lo que hacemos bien y en que podemos mejorar.

            Gracias por vuestros comentarios, un placer compartir

            Comentario

            • evaristo69
              Usuario
              • 2 sep, 2007
              • 105

              #7
              Muy bueno, si señor.

              Por cierto, en esos datos de rendimiento ya se tiene en cuenta la perdida de rendimiento que puede tener la placa por calor en meses de verano??

              Un saludo y gracias por la explicación.

              Jesús

              Comentario

              • pont de pedra
                Usuario
                • 5 ago, 2007
                • 953
                • GIRONA (Girona)

                #8
                Originalmente publicado por evaristo69
                Muy bueno, si señor.

                Por cierto, en esos datos de rendimiento ya se tiene en cuenta la perdida de rendimiento que puede tener la placa por calor en meses de verano??

                Un saludo y gracias por la explicación.

                Jesús
                Hola Jesús,

                Muy buena pregunta. Ciertamente, no es fácil hacer el cálculo de producción fotovoltaica.
                Esto se debe a la complejidad de los factores que intervienen. Entre ellos destaca la temperatura, a temperaturas más altas obtenemos rendimientos inferiores (que si se tienen en consideración).
                Pero además intervienen factores cómo la radiación difusa, turbidez del aire, altitud geográfica, suciedad del módulo, etc. Debido a esta complejidad los datos están disponibles a través de este organismo público que nos facilita muchísimo las cosas.

                Sin embargo, también puedes hacer los cálculos tu mismo, (no es fácil) o incluso usar un software específico. Personalmente creo que es más sencillo acceder a los datos ya "cocinados".
                Puedo aseverar (comprobado) que la tasa de error entre estos datos y la producción real para el periodo de un año, está entre el 2 y el 3% de desviación. Ten en cuenta que una de las claves para estos cálculos es disponer de datos históricos de radiación, meteorológicos (pluviometría, temperatura, viento, humedad,...) a lo largo de bastantes años, y tampoco es sencilla su obtención.

                Esta tasa de error puede variar a causa de factores específicos de tu instalación. Un ejemplo, la suciedad del módulo. Ésta puede llegar a alcanzar pérdidas superiores al 8%.

                Vaya, creo que se me han escapado otra vez los dedos sobre el teclado ...


                Un abrazo

                Narcís

                Comentario

                • Manugen43
                  Usuario
                  • 19 abr, 2013
                  • 15
                  • Brunete

                  #9
                  Muchas gracias por el aporte Pont de pedra y por la invitación a participar en este debate.

                  Quede por delante y claro que no soy en absoluto técnico, ni siquiera versado en la materia, solo utilizo mi lógica, y quiero que esta sea corregida si estoy equivocado.

                  Por lo que deduzco de la lectura hay una mayor eficiencia fotovoltaica cuando se instalan seguidores solares a medida que la latitud es mayor, diría, mas septentrional o meridional (imagino que sera lo mismo) aunque en el estudio solo vengan referencias al hemisferio Norte (Europa), y ello creo que se debe al factor de que la incidencia es menor a medida que aumenta la latitud porque los rayos inciden menos perpendicularmente (en el ecuador en teoria la incidencia de los rayos solares es perpendicular).


                  Para mi la conclusión es, que a pesar de que la eficiencia aumenta con seguidores solares, a medida que la latitud es menor los rayos inciden mas eficazmente en una superficie horizontal al igual que la eficacia es mayor por llegar mas rayos solares.

                  También que se podrían fabricar en adelante paneles solares que si bien para el desplazamiento en la AC vayan horizontalmente anclados, pero pudieran ser móviles, cuando se esta detenida y así aumentaríamos la eficacia.

                  Espero que mis conclusiones basadas únicamente en la lógica, pudieran ser ciertas, admito todo tipo de correcciones.

                  Comentario

                  • Dedalo
                    Usuario
                    • 26 may, 2006
                    • 10958
                    • ALBACETE (Albacete)

                    #10
                    Un MPPT no es muy dificil de construir, pero un orientador para la placa solar es algo mas caro y complicado. Hay que asegurarse muy bien de que el invento no sale volando cuando viajemos a 120 Km/h. La complicacion es mas mecanica que electronica.
                    Si todavía te sientes libre es que aun no has volado lo suficiente como para pegarte con los barrotes.
                    sigpic

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                    • Luka
                      Usuario
                      • 6 abr, 2012
                      • 772
                      • Madrid

                      #11
                      Optimizar eso en una ubicación fija no es problema, pero en una autocaravana.....quizás para los casos en que vayas a estar parado unos días.

                      En cualquier caso, la explicación me parece excelente. Gracias
                      Editado por última vez por Luka; 28/05/2013, 15:25:20.

                      Comentario

                      • pont de pedra
                        Usuario
                        • 5 ago, 2007
                        • 953
                        • GIRONA (Girona)

                        #12
                        Originalmente publicado por Manugen43
                        Muchas gracias por el aporte Pont de pedra y por la invitación a participar en este debate.

                        Quede por delante y claro que no soy en absoluto técnico, ni siquiera versado en la materia, solo utilizo mi lógica, y quiero que esta sea corregida si estoy equivocado.

                        Por lo que deduzco de la lectura hay una mayor eficiencia fotovoltaica cuando se instalan seguidores solares a medida que la latitud es mayor, diría, mas septentrional o meridional (imagino que sera lo mismo) aunque en el estudio solo vengan referencias al hemisferio Norte (Europa), y ello creo que se debe al factor de que la incidencia es menor a medida que aumenta la latitud porque los rayos inciden menos perpendicularmente (en el ecuador en teoria la incidencia de los rayos solares es perpendicular).


                        Para mi la conclusión es, que a pesar de que la eficiencia aumenta con seguidores solares, a medida que la latitud es menor los rayos inciden mas eficazmente en una superficie horizontal al igual que la eficacia es mayor por llegar mas rayos solares.

                        También que se podrían fabricar en adelante paneles solares que si bien para el desplazamiento en la AC vayan horizontalmente anclados, pero pudieran ser móviles, cuando se esta detenida y así aumentaríamos la eficacia.

                        Espero que mis conclusiones basadas únicamente en la lógica, pudieran ser ciertas, admito todo tipo de correcciones.
                        Hola Manugen43,
                        Gracias a ti por participar, celebro que sea de tu interés. Escribir para compartir es una gran satisfacción y cada comentario es gasolina que enriquece el hilo y permite profundizar más en los temas. Lo dicho, muchas gracias a ti.

                        A mi manera de ver tus conclusiones lógicas son totalmente correctas, pero... siempre hay un pero quisiera exponer algunas consideraciones.

                        - Primero:
                        Las autocaravanas viajan, si... ya se que es una perogrullada, pero este detalle debe tenerse en cuenta, ya que si tenemos por costumbre viajar al norte, la eficiencia va a disminuir aunque sea verano.

                        - Segundo:
                        La altitud del Sol, aunque estemos en el sur del país, en invierno es menor (los rayos solares no inciden tan perpendiculares) por este motivo, el gráfico nos muestra mejores rendimientos con el seguidor en esta época del año.

                        - Tercero:
                        En invierno el número de horas de luz es mucho menor. En este caso es cuando el seguidor todavía cobra más sentido.
                        - Cuarto:
                        Aunque en verano, el seguidor tiene menos eficiencia, seguimos hablando de rendimientos superiores al 25%. ¿Por qué? Pues porqué los rayos de Sol sólo serán perpendiculares durante las horas centrales del día, y el seguidor aumenta el rendimiento, sobretodo, durante las primeras horas de la mañana y las últimas de la tarde, hasta el ocaso. Ahí es donde obtiene la energía suplementaria.

                        Recibe un cordial saludo

                        Narcís

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                        • pont de pedra
                          Usuario
                          • 5 ago, 2007
                          • 953
                          • GIRONA (Girona)

                          #13
                          Originalmente publicado por Dedalo
                          Un MPPT no es muy dificil de construir, pero un orientador para la placa solar es algo mas caro y complicado. Hay que asegurarse muy bien de que el invento no sale volando cuando viajemos a 120 Km/h. La complicacion es mas mecanica que electronica.
                          Cierto, Dedalo, los criterios e ingeniera mecánicas son básicas para este tipo de máquina. Conceptos cómo seguridad, peso, volumen, aerodinámica, resistencia entre otros, son esenciales. Poca broma. No me quiero ni imaginar un módulo volando a 120km/h

                          Un saludo.

                          Originalmente publicado por Luka
                          Optimizar eso en una ubicación fija no es problema, pero en una autocaravana.....quizás para los casos en que vayas a estar parado unos días.

                          En cualquier caso, la explicación me parece excelente. Gracias
                          Hola Luka,
                          Efectivamente, si cada día te estás moviendo, el alternador junto con el módulo en horizontal puede ser suficiente.
                          El tema es ¿Que ocurre cuando estas parado más de un día?
                          También depende de tu consumo de energía. Aunque creo que todos somos excelentes ahorradores de energía cuando viajamos (porqué sabemos que es un recurso limitado) la verdad es que disponer de más energía siempre es muy bienvenido. Por no hablar del tema de las baterías y los efectos perjudiciales de las descargas excesivas.

                          Cordialmente

                          Narcís

                          Comentario

                          • Luka
                            Usuario
                            • 6 abr, 2012
                            • 772
                            • Madrid

                            #14
                            De acuerdo, por eso digo que si que es viable y creo que mas fácil "movilizar" tu placa cuando vayas a estar parado unos días, pero quizás no te merezca la pena mientras estás haciendo rutas turísticas mas cortas, con muchas paradas incluso en un mismo día. Por comodidad.

                            Cualquier inclinación de la placa va a afectar a la aerodinámica y a la seguridad, por lo que supongo que para estar en ruta tendrías que instalar un sistema que asegurara su bloqueo con seguridad, el cual que deberías deshabilitar para el uso con movimiento en las paradas. Por eso, salvo que vayas a estar parado un tiempo largo y suficiente en el que el incremento de rendimiento fuera apreciable, quizás no lo utilizarías. Al final habría que echar cuentas y ver si te merece la pena según el tipo de uso que hagas.

                            Si que lo vería mas obvio por ejemplo en el caso de caravanas.


                            El punto mas flaco siempre es el de almacenamiento de energía. No es una pena estar con tu placa ahí, pero sin cargar por que tus baterías ya estén a tope? Que pena, que derroche, pero por desgracia no hay solución mas que poner mas batería o buscar una solución para que por ejemplo el agua se mantuviera caliente, etc. sin necesidad de tirar de consumo de batería.

                            Comentario

                            • puchineli
                              Usuario
                              • 12 dic, 2012
                              • 197
                              • Catalunya

                              #15
                              Hola !
                              Con el tema placas, estoy un poco flojillo (como en otros muchos !!!) pero ya tengo dudas sobre si a la hora de montar una placa tiene que ser monocristalina o policristalina. Creo que las más eficientes en condiciones de poca luz son las policristalinas que entiendo es lo que más nos interesa. Yo querría una placa que a la sombra, con el "relente" del sol e recargara las baterias aunque sea a poco amperaje. Mi razonamiento es que si tengo que poner la AC al sol para conseguir la máxima carga, me compensa el aumento que tendré de calor en la AC que me puede afectar a la nevera se dispare constantemente si la tengo a 12v ? y a mi calidad de vida dentro de la AC '
                              Lo de orientar estaria bien, pero siempre que fuera todo automático, ya que a mi modo de ver, no compensa pensar cada vez que estaciono, por donde sale el sol, orientar, mover, desplegar el sistema si es manual. Para mí una locura, demasiadas preocupaciones !!!! Yo quiero olvidarme del tema energía y no estar en un "sin vivir".
                              Nosotros compramos la AC en febrero (venimos de una MB Marco Polo con placa de 120 que le instalé) y le hemos instalado dos baterias de 100A de AGM. No tenemos ni "necesitamos" horno,micriondas,tostadora ni secador y tenemos todo con leds. De momento en 8 salidas de dos noches y semana santa 9 noches, siempre hemos llegado con el 75% o alguna vez un pelín menos, con lo que de momento no voy a instalar placas solares.
                              Creo que una solución es sobredimensionar la placa y las baterias para no tener que complicarnos demasiado la vida. Lo que si tengo claro que la energía no hay que "mal gastarla" ni en casa ni en la AC y que el tema de sobredimensionar es "ganar" en tranquilidad, claro que sin pasarse para no tirar el dinero que no nos sobra a ninguno: Aquí es donde nos pueden ayudar gente que realmente sepa de electricidad y calcular el tema de consumos/placas/baterias para llegar a la mejor solución posible para cada uno.
                              En mi experiencia en la MB, con bateria de ácido de 95 A Varta, placa de 120w (flexible y pegada al techo) y regulador. Los dos chinos de una compra conjunta en otro foro, ya no tubimos más "problemas" energéticos (teniendo en cuenta que la nevera iba a 12v y consumía mucho)
                              Un saludo
                              Editado por última vez por puchineli; 28/05/2013, 19:01:02.

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