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¿Qué ocurre cuando una instalación solar tiene diferentes orientaciones de tejado?
¿Qué ocurre cuando una instalación solar tiene diferentes orientaciones de tejado?
No todas las viviendas, edificios o naves industriales tienen una cubierta orientada en una única dirección. En muchas instalaciones fotovoltaicas es necesario aprovechar diferentes faldones del tejado, por ejemplo, uno orientado al este y otro al oeste.
Esto no significa que la instalación vaya a funcionar peor necesariamente. De hecho, utilizar diferentes orientaciones puede ser una buena estrategia para adaptar la producción solar al perfil de consumo de una vivienda o empresa.
El resultado dependerá de cómo estén distribuidos los paneles, de la inclinación de cada cubierta, de las sombras y, especialmente, de cómo se conecten los módulos al inversor.
¿Cómo influye la orientación de un panel solar?
La orientación determina en qué momentos del día los paneles reciben una mayor cantidad de radiación solar.
En España, como ocurre en el hemisferio norte, una orientación hacia el sur suele ser favorable para maximizar la producción solar anual cuando la instalación tiene una inclinación adecuada.
Sin embargo, esto no significa que las orientaciones este u oeste sean inadecuadas.
Un tejado orientado al este recibe más radiación durante las primeras horas del día, mientras que uno orientado al oeste concentra una mayor producción durante la tarde.
Por tanto, la orientación no solo afecta a la cantidad de energía producida, sino también a cuándo se produce esa energía.
¿Qué ocurre si unos paneles están orientados al este y otros al oeste?
Es una de las combinaciones más habituales cuando se dispone de una cubierta a dos aguas.
Los paneles orientados al este comienzan a producir antes y alcanzan su mayor producción durante la mañana.
Los paneles orientados al oeste producen menos durante las primeras horas, pero mantienen una mayor generación durante la tarde.
El resultado es una producción más repartida a lo largo del día.
Esto puede ser especialmente interesante para instalaciones de autoconsumo en las que existe consumo tanto por la mañana como por la tarde.
¿Una orientación este-oeste produce menos energía?
Puede producir una cantidad de energía anual diferente a una instalación óptimamente orientada al sur, pero no debe analizarse únicamente desde ese punto de vista.
En autoconsumo, también importa cuánto de la energía generada se consume directamente.
Una instalación que produce ligeramente menos energía al año, pero que consigue adaptar mejor la generación a las horas de consumo, puede resultar muy eficiente para determinados usuarios.
Por eso, el objetivo no siempre debe ser conseguir el máximo número de kWh posibles, sino conseguir una buena relación entre generación y consumo.
¿Qué ventajas tiene una instalación con orientación este-oeste?
Una de sus principales ventajas es que puede reducir los picos de producción.
En una instalación orientada principalmente al sur, la generación suele concentrarse alrededor de las horas centrales del día.
Con una configuración este-oeste, la producción puede distribuirse mejor entre la mañana y la tarde.
Esto puede aportar ventajas como:
- Mayor generación durante más horas.
- Menores picos de producción.
- Mejor adaptación al consumo.
- Menor dependencia de la red durante las primeras y últimas horas del día.
- Mejor aprovechamiento del tejado disponible.
¿Puede ser útil para una empresa?
Sí, especialmente cuando la actividad de la empresa se concentra durante las horas laborales.
Por ejemplo, una empresa puede tener un consumo elevado desde primera hora de la mañana hasta última hora de la tarde.
Si una parte de los paneles está orientada al este y otra al oeste, la producción puede acompañar mejor ese perfil de consumo.
Esto puede aumentar el porcentaje de energía solar consumida directamente y reducir la necesidad de importar electricidad de la red.
¿Qué ocurre con una cubierta orientada al sur y otra al este?
También es posible combinar diferentes orientaciones.
En este caso, los paneles del sur tendrán normalmente una producción más equilibrada durante las horas centrales, mientras que los orientados al este aportarán más energía durante la mañana.
La producción total será la suma de los diferentes grupos de paneles, pero cada uno tendrá un comportamiento distinto.
Por eso, no siempre es recomendable conectar todos los módulos de la misma forma.
¿Por qué no conviene mezclar orientaciones en un mismo string?
Este es uno de los puntos más importantes del diseño.
Los paneles conectados en serie dentro de un mismo string deben trabajar en condiciones eléctricas compatibles.
Cuando se conectan módulos con orientaciones muy diferentes dentro del mismo string, cada grupo puede recibir niveles de irradiación distintos en un mismo momento.
Esto puede provocar que el punto de funcionamiento del conjunto no sea el óptimo para todos los módulos.
Como consecuencia, puede producirse una pérdida de rendimiento.
Por este motivo, normalmente se estudia la posibilidad de separar los paneles con diferentes orientaciones en distintos strings y, cuando sea necesario, utilizar diferentes seguidores MPPT.
¿Qué es un MPPT?
MPPT significa Maximum Power Point Tracking, o seguimiento del punto de máxima potencia.
Es una función del inversor que busca continuamente el punto de funcionamiento en el que un conjunto de paneles puede entregar la mayor potencia posible bajo unas determinadas condiciones.
Un inversor puede disponer de uno o varios seguidores MPPT.
Cuando existen diferentes orientaciones de tejado, disponer de varios MPPT puede ser especialmente interesante.
¿Por qué son importantes los MPPT cuando hay diferentes orientaciones?
Cada orientación puede tener un comportamiento diferente a lo largo del día.
Por ejemplo:
String este: mayor producción por la mañana.
String oeste: mayor producción por la tarde.
String sur: producción más equilibrada alrededor del mediodía.
Si cada grupo se conecta a un MPPT independiente, el inversor puede gestionar cada orientación de forma más adecuada.
Esto permite evitar que el comportamiento de un grupo afecte innecesariamente al otro.
¿Todos los inversores tienen varios MPPT?
No.
Existen inversores con un único MPPT y otros con dos, tres, cuatro o más seguidores MPPT.
La cantidad necesaria dependerá de la configuración de la instalación.
Por ejemplo, una cubierta con dos orientaciones principales puede requerir una configuración diferente a otra instalación que tenga tres orientaciones y diferentes inclinaciones.
Por eso, al seleccionar el inversor no hay que fijarse únicamente en su potencia nominal.
También hay que revisar el número de MPPT disponibles y las condiciones de entrada de cada uno.
¿Qué pasa si el inversor solo tiene un MPPT?
No significa automáticamente que la instalación sea inviable.
Sin embargo, puede limitar las posibilidades de configuración.
Si existen diferentes orientaciones, habrá que analizar cuidadosamente cómo distribuir los strings y si es posible conectar los paneles sin generar pérdidas importantes.
Dependiendo del proyecto, puede ser más adecuado utilizar un inversor con varios MPPT o estudiar otras soluciones de diseño.
¿Se pueden utilizar microinversores con diferentes orientaciones?
Sí.
Los microinversores pueden ser especialmente interesantes cuando los módulos tienen diferentes orientaciones, inclinaciones o condiciones de sombra.
Al trabajar de forma más independiente a nivel de módulo o de pequeños grupos de módulos, permiten reducir el impacto que puede tener una orientación diferente sobre el resto del campo fotovoltaico.
Sin embargo, eso no significa que los microinversores sean siempre la mejor opción.
La elección depende del tamaño de la instalación, la cubierta, el número de módulos, las sombras, el presupuesto y otros criterios técnicos.
¿Las sombras afectan más cuando hay diferentes orientaciones?
Las sombras deben analizarse independientemente de la orientación.
Una chimenea, árbol, edificio, antena o elemento de la propia cubierta puede generar sombras sobre determinados paneles durante una parte del día.
Cuando existen varias orientaciones, el patrón de sombras también puede cambiar.
Por ejemplo, un obstáculo puede generar sombra sobre una cubierta este durante la mañana y sobre otra zona durante la tarde.
Por eso, un estudio de sombras puede ser importante antes de definir la distribución definitiva de los paneles.
¿Qué ocurre con la producción durante el invierno?
En invierno, la altura del sol sobre el horizonte es menor y los días tienen menos horas de radiación solar.
La orientación y la inclinación de los paneles adquieren todavía más importancia.
Una instalación este-oeste puede seguir funcionando correctamente, pero la producción de cada faldón será diferente y dependerá de la trayectoria solar, la inclinación y las condiciones meteorológicas.
Por eso, las estimaciones de producción deben realizarse considerando las condiciones específicas de la ubicación.
¿La inclinación del tejado también importa?
Sí.
Orientación e inclinación son dos factores diferentes.
La orientación indica hacia dónde está dirigida la superficie, mientras que la inclinación indica el ángulo que forma respecto a la horizontal.
Dos tejados pueden tener la misma orientación pero diferentes inclinaciones y, por tanto, diferentes niveles de producción.
Cuando existen varias cubiertas, hay que analizar ambos parámetros.
¿Es mejor modificar la orientación de los paneles?
No necesariamente.
En muchos tejados, especialmente en viviendas y naves industriales, lo más práctico y económico es instalar los paneles siguiendo la propia cubierta.
Modificar artificialmente la orientación puede requerir estructuras adicionales y aumentar la carga sobre el tejado.
Además, una orientación diferente no siempre aporta suficiente energía adicional como para justificar el coste de modificar la estructura.
La solución debe evaluarse desde el punto de vista energético, estructural y económico.
¿Qué ocurre si una cubierta tiene tres orientaciones?
También es posible realizar la instalación.
Por ejemplo, una vivienda podría disponer de:
- Cubierta sur.
- Cubierta este.
- Cubierta oeste.
En este caso, el diseño eléctrico debe prestar especial atención a la distribución de los strings y a los MPPT del inversor.
Si el inversor no dispone de suficientes entradas MPPT independientes, puede ser necesario estudiar otras configuraciones.
¿Puede utilizarse más de un inversor?
Sí.
En instalaciones de cierta potencia o con una distribución compleja de orientaciones, puede estudiarse la utilización de varios inversores.
Esto permite distribuir diferentes grupos de paneles y adaptar mejor la gestión de cada campo fotovoltaico.
Sin embargo, instalar varios inversores también implica mayor complejidad y coste, por lo que debe justificarse técnicamente.
¿Qué pasa con las baterías?
Las baterías pueden complementar muy bien una instalación con diferentes orientaciones.
Al distribuir la generación entre la mañana, el mediodía y la tarde, todavía pueden existir periodos en los que la producción solar sea superior al consumo.
En ese caso, un sistema de almacenamiento puede utilizar los excedentes para cubrir parte de la demanda posterior.
Por ejemplo, la energía producida durante las horas centrales puede almacenarse y utilizarse cuando la generación disminuya.
¿Una orientación este-oeste puede reducir los excedentes?
Puede ayudar a distribuir la generación, pero no elimina automáticamente los excedentes.
La cantidad de energía que se vierte o se almacena depende de factores como:
- Potencia fotovoltaica instalada.
- Perfil de consumo.
- Horarios de funcionamiento.
- Capacidad de almacenamiento.
- Potencia del inversor.
- Condiciones meteorológicas.
Una mejor distribución horaria puede aumentar el autoconsumo directo, pero debe analizarse en cada proyecto.
¿Cómo se calcula la producción de cada orientación?
La producción estimada debe considerar diferentes variables:
- Ubicación geográfica.
- Orientación.
- Inclinación.
- Potencia de los módulos.
- Eficiencia de los paneles.
- Temperatura.
- Sombras.
- Pérdidas del sistema.
- Características del inversor.
Para una instalación en España, la producción puede variar considerablemente entre diferentes zonas debido a las condiciones de irradiación solar.
Por eso, no es recomendable utilizar únicamente una estimación genérica de producción anual.
¿Qué ocurre con la tensión de los strings?
La orientación afecta principalmente a la irradiancia recibida y, por tanto, a la corriente disponible.
La tensión de los módulos está más relacionada con sus características eléctricas y con la temperatura de las células.
Aun así, cada string debe cumplir los límites de tensión y corriente establecidos por el inversor.
Esto es especialmente importante cuando existen diferentes configuraciones de paneles.
¿Se pueden mezclar paneles de diferentes potencias?
No es recomendable mezclar módulos con características eléctricas diferentes sin realizar un estudio previo.
Los paneles conectados dentro de un mismo string deben ser compatibles en términos de tensión, corriente y características eléctricas.
Si además existen diferentes orientaciones, es todavía más importante diseñar correctamente la configuración.
¿Qué ocurre si todos los paneles tienen la misma orientación?
En una cubierta uniforme, el diseño puede ser más sencillo.
Los módulos pueden distribuirse en strings siguiendo las características del inversor y de los propios paneles.
Pero incluso en este caso hay que analizar sombras, tensión, corriente, número de módulos por string y capacidad de los MPPT.
Tener una sola orientación facilita el diseño, pero no elimina la necesidad de realizar un correcto dimensionamiento.
¿Qué configuración es más eficiente?
No existe una configuración universalmente mejor.
Una instalación orientada al sur puede ser muy interesante cuando se busca maximizar la producción anual.
Una configuración este-oeste puede resultar especialmente interesante cuando se quiere repartir la producción a lo largo del día.
Y una instalación con diferentes orientaciones puede ser la mejor alternativa cuando las características del tejado no permiten concentrar todos los paneles en una única dirección.
La mejor configuración será la que se adapte al tejado, consumo y objetivo energético del proyecto.
¿Qué debe tenerse en cuenta al diseñar una instalación con diferentes orientaciones?
Antes de instalar los paneles conviene analizar:
- Orientación de cada faldón.
- Inclinación.
- Superficie disponible.
- Sombras.
- Número de paneles por orientación.
- Potencia de los módulos.
- Corriente y tensión de los strings.
- Número de MPPT del inversor.
- Rango de tensión de entrada.
- Perfil de consumo.
- Posibilidad de incorporar baterías.
- Características de la red eléctrica.
Este análisis permite determinar cómo distribuir los paneles y qué configuración eléctrica resulta más adecuada.
¿Qué errores conviene evitar?
Algunas decisiones pueden reducir el rendimiento de una instalación con diferentes orientaciones:
- Conectar orientaciones diferentes en el mismo string sin analizarlo.
- Elegir un inversor únicamente por su potencia.
- No revisar el número de MPPT.
- Ignorar las sombras.
- No considerar la inclinación del tejado.
- Sobredimensionar la instalación sin analizar el consumo.
- No estudiar la tensión máxima de los strings.
- Utilizar paneles con características incompatibles.
- No analizar la producción por horas.
- No tener en cuenta la posibilidad de almacenamiento.
¿Cómo aprovechar mejor un tejado con varias orientaciones?
La clave está en dejar de considerar la orientación únicamente como una limitación.
Una cubierta con diferentes orientaciones puede convertirse en una ventaja si se utiliza para adaptar la producción al consumo.
Por ejemplo, una vivienda que consume electricidad por la mañana y por la tarde puede beneficiarse de una distribución este-oeste.
En una empresa con actividad durante gran parte del día, combinar diferentes orientaciones puede ayudar a mantener generación solar durante un periodo más amplio.
La solución dependerá siempre de las características concretas del proyecto.
Conclusión
Tener diferentes orientaciones de tejado no impide instalar un sistema fotovoltaico ni significa necesariamente que la instalación vaya a tener un rendimiento bajo.
Cada orientación tiene un comportamiento diferente frente a la radiación solar. Los paneles orientados al este producen principalmente durante la mañana, mientras que los orientados al oeste concentran una mayor generación durante la tarde. Una orientación sur, por su parte, suele favorecer una producción más concentrada alrededor de las horas centrales del día.
El punto fundamental está en diseñar correctamente la instalación eléctrica. Cuando existen varias orientaciones, es importante estudiar la distribución de los strings y comprobar si el inversor dispone de suficientes seguidores MPPT independientes para gestionar adecuadamente cada grupo.
Además, hay que tener en cuenta la inclinación de las cubiertas, las sombras, las características de los módulos, la tensión y corriente de los strings y el perfil de consumo del usuario.
En instalaciones de autoconsumo en España, una configuración con diferentes orientaciones puede incluso ser interesante para repartir la producción solar durante más horas y aumentar el aprovechamiento directo de la energía generada.
Por tanto, no existe una única orientación válida para todas las instalaciones. La mejor solución será aquella que consiga aprovechar correctamente la superficie disponible y que adapte la generación fotovoltaica a las necesidades reales de la vivienda o empresa.