Tema: sombras y distancia entre filas

Hola a todos,

 Creo que este tema ya ha sido tema de discusión anteriormente pero vuelvo a la carga.

  El PCT te da una formulita para determinar la distancia minima entre filas (en mi caso me sale 2.5m) pero este valor lo unico que garantiza es 4 h en el solsticio de invierno.segun el FV-EXPERT la parte de sombras, esta distancia se ve rebasada durante bastantes horas al dia. La cuestion es que distancia puede ser adecuada para minimizar perdidas pero sin ser exagerado. Es decir, buscar una relacción m2 acupados contra perdidas adecuada.

  Un Saludo

Si te fijas en el diagrama de trayectorias del sol del mismo PCT y en las tablas V-1 a V-10 en función de la inclinación y la orientación puedes deducir lo que buscas.

1- A medida que la orientación de la instalación se aleja del sur hacia el este, las porciones de diagrama con subíndice impar tienen más relevancia que las de subíndice par ( como es lógico), luego contribuyen con un mayor porcentaje a las pédidas finales por sombreado.
Se puede decir que en este caso, la ubicación del generador es la peor " sombra" que puede afectarle...

2- Con la inclinación ocurre igual pero en lugar de con los números ( para entendernos) con las letras. A inclinación 0º,  las pérdidas son más críticas en las horas centrales del día en verano, mientras que con inclinación 35º, las mayores pérdidas se producen en las horas centrales de verano.

Luego creo que resulta bastante complicado sacar una formulita mágica ( otra más...) que relacione la distancia óptima con la eficiencia máxima.

El método propuesto por IDAE es óptimo, pues si aseguras que durante las horas centrales del solsticio de invierno no afectarán sombras, menos aún afectarán durante el resto del año ( observa el diagrama) . Además, si ese obstáculo está orientado al sur y no es muy ancho (entre -30º y 30º) , apenas afectará a las primeras horas del día en invierno ( que por otra parte son las que menos contribuyen a las pérdidas finales), y menos aún el resto del año.

Ahora pongámonos en el peor caso, el obstáculo es tan grandísimo que abarca desde -60º ( sureste) a 60 º ( suroeste). Para que ese obstáculo se viese con elevación 0º ( es decir, no afecta a las porciones A del diagrama), la distancia a la que se debería encontrar sería descomunal... y todo eso para evitar una contribución a las pérdidas finales muy pequeñas en comparación con las horas centrales del día.

Ten en cuenta que si la ubicación es óptima ( tabla V-1 para España), no ocurre mucho si se tapa A7 ( que contribuye con 1,00) mientras no se tapen B7, C7 y D7, que suman 4,98.

En cualquier caso, si se dispone de cierto margen a la hora de adelantar o retrasar la posición del generador, se puede optimizar la eficiencia realizando el estudio de sombras y viendo cuánto se gana o se pierde en cada posición.

Saludos.

En el punto 2, la segunda frase debe ser:

" mientras que con inclinación 90º, las mayores pérdidas se producen en las horas centrales de invierno"

Disculpa.

Solo quería comentar que en PCT de instalaciones de baja temperatura ( solares ) se incluye el mismo anexo con las mismas tablas. Sin embargo la proyección de sombras sobre una instalación fotovoltaica influye mucho más que en una instalación solar térmica. En una instalación solar térmica un sombreado del 30 % produce una disminución del orden del 30 % en la producción de energía pero en una instalación fotovoltaica ese mismo porcentaje de sombreado puede suponer uan disminución de energía del orden del 80 -90 %.

Los problemas debido a las sombras, en una una instalación fotovoltaica son: reducción en la potencia de salida y estrés térmico en el módulo.
El efecto que tienen las sombras sobre una instalación solar depende de los siguientes factores:
- Número de módulos sombreados.
- De la interconexión del generador.
- Del tipo y tamaño del inversor.
- Conexión de las células y del diodo de paso.

Para evitar algunos de los problemas relacionados con el sombreado, se utilizan diodos de paso cada cierto número de células. Una de las consecuencias es que la corriente de las secciones no sombreadas pasa a través del diodo y la curva característica potencia/tensión muestra un segundo máximo local. Como consecuencia de las sombras el punto de máxima potencia del generador se desvía.

Mientras para la conexión de módulos en serie las curvas dependen del número de módulos sombreados, para la conexión en paralelo se obtienen diferentes curvas dependiendo del número de ramales sombreados. El caso más favorable en paralelo se da cuando los módulos en sombra se encuentran en el mismo ramal o cuando únicamente afectan a un pequeño número de ramales.

En el caso de ramales largos puede ocurrir que cuando se produzcan muchas sombras se produzcan grandes descensos en la tensión del punto de máxima potencia. Si esta queda por debajo de la tensión mínima del inversor en la que éste actúa como seguidor del punto de máxima potencia, el inversor no será capaz de seguir el punto de máxima potencia del generador fotovoltaico o incluso puede apagarse.

En el caso de que las sombras no puedan evitarse es aconsejable configurar la instalación fotovoltaica con una conexión del generador al inversor por ramal, en vez de una configuración del generador fotovoltaico a  inversor centralizado.

En el caso de ramas en paralelo puede aparecer el "punto caliente" sobre los módulos que queden sombra, al convertirse en elementos resistivos sobre los que deriva la corriente generada por otras ramas sin sombra. Para evitar este problema deben emplearse diodos de bloqueo colocados en serie con cada fila de módulos conectados en paralelo con el resto. Además el diodo de bloqueo evita que la corriente fluya de la batería hacia el campo fotovoltaico en ausencia de radiación solar.

Saludos. Tximist.

Hola a todos,

  He realizado una tabla excel con las formulitas para jugar con los valores e intentas optimizar el tema de las sombras. Aplicando la formula de la distancia minima he llegado a algunas dudas a las siguientes conclusiones y las comento por si alguno le resulta curioso o si alguno pilla algun error.


DUDAS

  * Si se considera que el modulos esta orientado 0º sur. Sedeberia considerar como perdidas todo lo que este mas alla de -90º y -90º por la derecha y por la izquierda, ya que el modulo se daria sombra a si mismo o dicho de otra manera, el sol estaria detras del panel. ¿no? lo comento porque en el ejemplo del IDAE no le resta esta parte.

  * consideramos una fila delante que se alarga hacia la derecha 3 m (azimut 57º)y un panel de altura 1.65 a 30º de inclinacion y la fila colacado la fila a la distancia minima permitida (elevación 18.56º). La sombra se podria dibujarcon una esquina en azimut 57º y elevación 18º) cubriendo parcialmente A8 en la vertiente oeste y A7 en la vertiente este. ¿Es esto correcto?

CONCLUSIONES

  * pongas el modulo que pongas (mi caso 1.650 x 1.00), el angulo con el que una fila da sombra a su anterior es siempre la misma. unos 18º en Burgos y unos 23º en Valencia.

  * En Burgos y aplicando la distancia minima, para que no te de sombras los modulos de la fila siguiente en las horas mas tempranas y mas tardias del dia, no puedes instalar mas de 2 modulos (45º de azimut)hacia la derecha o hacia la Izquierda.

  * Curiosamente en Valencia (Elevación 23) en caso de que se ponga a la distancia minima permitida, las perdidas "calculadas"  producidas por las sombras seran mayores que en Burgos (Elevacion 18º). Aunque supongo que seran las mismas ya que el Valencia amanece antes, atardece mas tarde y el sol esta mas alto.

AUN EN ESTUDIO

   * Me han plantado realizar un estudio para una cubierta de nave industrial de inclinación 12º aguas este-oeste. Lo primero que me planteo es situarlo sobre las ferchas colocando los modulos mirando al sur.

  * El primer escollo que me planteo es ¿Que sombra me produce la cubierata inclinado sober los modulos? He pensado en dibujar una linea "recta" desde (azimut 0º  elevación 0º) hasta (azimut 90º  elevación 12º) y todo lo que queda debajo es sombra. Me cabe la duda sobre si deberia ser realmente una recta o debería ser una curva. ¿Alguien me lo puede aclarar?

  * el segundo escollo seria representar la sombra de la fila de delante. He pensado en situar una "recta" paralela a la primera pero elevada 18º (en al caso de Burgos) y todo lo que queda debajo seria sombra. me vuelve a quedar la duda sobre si seria una recta o tendria forma curvada.

   Un Saludo y Gracias

Respuestas:

 * Si se considera que el modulos esta orientado 0º sur. Sedeberia considerar como perdidas todo lo que este mas alla de -90º y -90º por la derecha y por la izquierda, ya que el modulo se daria sombra a si mismo o dicho de otra manera, el sol estaria detras del panel. ¿no? lo comento porque en el ejemplo del IDAE no le resta esta parte.  *

No le resta sino que le suma, porque aporta una pequeña fracción de radiación difusa. Fíjate en las tablas 1, 6 y 10 y verás como a medida que orientas el generador al este ( V-10) o al oeste ( V-6) esta fracción de pérdidas crece para las porciones de diagrama en el lado correspondiente, ya que también hay parte de radiación directa.

consideramos una fila delante que se alarga hacia la derecha 3 m (azimut 57º)y un panel de altura 1.65 a 30º de inclinacion y la fila colacado la fila a la distancia minima permitida (elevación 18.56º). La sombra se podria dibujarcon una esquina en azimut 57º y elevación 18º) cubriendo parcialmente A8 en la vertiente oeste y A7 en la vertiente este. ¿Es esto correcto?

Has hecho este cálculo para Burgos, no? Bueno, a mí me da un azimut= 51º, será cuestión de la latitud escogida ( yo he tomado 42,35). En cualquier caso, en respuesta a tu pregunta, según entiendo yo el obstáculo va de 0º a 57º, luego taparía una parte de A6 y A8, nada de A7.

* pongas el modulo que pongas (mi caso 1.650 x 1.00), el angulo con el que una fila da sombra a su anterior es siempre la misma. unos 18º en Burgos y unos 23º en Valencia.

Claro, es la elevación que asegura las 4 horas de sol en el solsticio de invierno durante las horas de máxima radiación ( la h se va al despejar en la fórmula de la elevación).

Lo que sí varía con la altura del panel y su inclinación es la distancia mínima a la que debe estar el obstáculo.

 * En Burgos y aplicando la distancia minima, para que no te de sombras los modulos de la fila siguiente en las horas mas tempranas y mas tardias del dia, no puedes instalar mas de 2 modulos (45º de azimut)hacia la derecha o hacia la Izquierda.  

Si se asume un módulo de la anchura del que citas ( 1 metro), verás que a medida que añades un metro ( módulo) más hacia el oeste ( sólo lo he hecho para un lado, pero el razonamiento es análogo), observarás que el azimut no varía proporcionalmente, sino que cada vez es más pequeño.

Si haces los cálculos de las porciones sombreadas al añadir un módulo más a cada fila, verás que esto no supone un incremento considerable de pérdidas por sombreado.

Por tanto, teniendo en cuenta que el espacio disponible es, con frecuencia, una premisa básica de diseño, no parece adecuado limitar la longitud de las filas, cuando además, estas sombras no afectarán de manera similar a módulos de filas de gran longitud. En cualquier caso, como siempre que se puede es oportuno reducir pérdidas, verás que sólo incermentado un poco la distancia mínima entre filas, los valores de azimut de los obstáculos se van desplazando hacia el centro, disminuyendo su aportación a las pérdidas finales. Por tanto, el elegir entre el ancho, el largo o asumir las pérdidas dependerá de las premisas del diseño.

Curiosamente en Valencia (Elevación 23) en caso de que se ponga a la distancia minima permitida, las perdidas "calculadas"  producidas por las sombras seran mayores que en Burgos (Elevacion 18º). Aunque supongo que seran las mismas ya que el Valencia amanece antes, atardece mas tarde y el sol esta mas alto.

Eso se debe a que el diagrama de trayectorias del sol no es el mismo que para Burgos que para Valencia, aunque IDAE para simplificar ha empleado el de Madrid.

Ah, y enhorabuena por el estudio, es muy interesante.

Saludos.

Aunque hace tiempo que este hilo tuvo lugar, me ha parecido muy interesante, pero me ha dejado una gran duda de diseño. Si coloco mis líneas de módulos teniendo en cuenta la distancia mínima entre módulos respecto al sombreado, hace falta también que calcule las pérdidas por sombrado como si de un objeto externo a la instalación se tratase???

Muchas gracias