Efectos de sombreado en los sistemas fotovoltaicos

Impacto de las sombras en los sistemas fotovoltaicos

A pesar de la eficiencia y el costo relativamente bajo que Fotovoltaico (PV) los sistemas son conocidos por proporcionar, son vulnerables a una serie de factores que pueden dañarlos. Un parámetro crítico es la sombra, que afecta la eficiencia de la generación de energía por parte de los módulos fotovoltaicos de manera directa. Estas incluyen situaciones donde los árboles, estructuras o incluso nubes pueden, por ejemplo, proyectar sombra sobre el área que contiene el panel solar, negando así al panel solar acceso directo a la luz solar. Esto lleva a una disminución en la condición de burbuja seca y, por lo tanto, menos calor es recibido de la luz solar y, consecuentemente, menor producción eléctrica.

Aunque los resultados presentan sombras como una disminución en la generación de energía, sus efectos son más profundos que simplemente eso. El daño mencionado anteriormente afecta la producción total de los sistemas fotovoltaicos de manera más generalizada. Por ejemplo, solo una celda sombreada en un módulo inevitablemente llevará a pérdidas de energía porque las celdas en la mayoría de los paneles están conectadas en serie. Esto puede causar la formación de puntos calientes donde la celda sombreada disipa potencia en lugar de producirla, y con el tiempo esto puede destruir el módulo en cuestión. Por lo tanto, el conocimiento y el control de los impactos de las sombras es vital para mejorar la eficiencia de los sistemas fotovoltaicos.

Causas y Tipos de Sombreamiento

Existen diversos factores ambientales y provocados por el ser humano que causan sombreado. Fuentes comunes incluyen:

Árboles y Vegetación: El crecimiento excesivo de los árboles puede tener un impacto considerable en el sombreado de los arrays fotovoltaicos, principalmente por la mañana temprano y al atardecer.

Edificios: Otros factores, como los edificios que lo rodean, especialmente en áreas urbanas, bloquearán los rayos del sol en algún momento del día o del año.

Cobertura nubosa: Básicamente, debido al movimiento relativo de las nubes, una parte de la granja solar estará a la sombra mientras que otra parte recibe luz de manera intermitente.

La sombra se puede clasificar en varios tipos, cada uno con características distintivas:

Sombra Estática: Provocada por objetos fijos como estructuras erectas y árboles. Afortunadamente, este tipo es algo controlable y se puede determinar de antemano durante el proceso de diseño.

Sombra Dinámica: Consecuencias producidas por ocasiones temporales, por ejemplo, nubes en movimiento o ramas de árboles balanceándose. Esto es menos predecible y, por lo tanto, las soluciones deben ajustarse de una u otra manera para adaptarse a las nuevas condiciones.

Autosombra: A menudo se desarrolla en el área de los propios paneles con un espaciado interpanel bajo y una inclinación inadecuada. La eliminación de la autoproyección es un aspecto del diseño de distribución que debe realizarse correctamente.

Soluciones y Medidas de Optimización de SUNGO

Las sombras tienen un efecto perjudicial sobre la salida de los sistemas fotovoltaicos (PV) a través de la obstrucción de la luz solar, lo cual induce la pérdida de potencia y daños a las celdas solares. Una capa adicional de obstrucción en un tipo de celda puede reducir la producción total del panel debido a la alineación en serie de las celdas. Para reducir estos efectos, es necesario realizar visitas al lugar en varias fases del proceso de diseño, como determinar las trayectorias solares estacionales y posibles obstrucciones mediante el uso de buscadores solares para reducir la eficiencia de la sombra antes de la instalación.

Las nuevas tecnologías sin duda son influyentes en la mejora del rendimiento en áreas sombreadas. Los diodos de paso permiten que la corriente se conduzca alrededor de su obstáculo, que en este caso son las celdas sombreadas, mientras que los microinversores permiten que cada panel opere de manera independiente para que en las áreas donde hay paneles en sombra, la salida total del sistema no se vea comprometida. Otras estrategias incluyen limpieza y mantenimiento rutinario, como podar, lo que mejora la eficiencia general del sistema. Además, tecnologías como diseños de celda a medio camino y celdas superpuestas facilitan que los PV capturen más luz, mientras que los sistemas de seguimiento solar aumentan el rendimiento energético, moviéndose con el sol durante todo el día. Lo más importante es que empleando un diseño adecuado y mecanismos innovadores para gestionar y reducir las dificultades por sombras, se mejora el rendimiento y la durabilidad de los sistemas PV para aprovechar al máximo los beneficios de la energía solar.

Aplicación del Optimizador SUNGO iOPT 800W

Existen dispositivos como el Optimizador iOPT 800W de SUNGO que contribuyen mucho a reducir el efecto de sombreado en cadenas. Dentro del optimizadores de Potencia , hay cinco operaciones principales que son las siguientes; se intenta hacer que cada módulo en un sistema fotovoltaico opere en su PMP. Cuando ocurre el sombreado, la salida se iguala mediante el control interactivo de cada panel en el dispositivo para minimizar la pérdida de potencia.

Y aquí es donde, por ejemplo, el Optimizador iOPT 800W tiene ciertas ventajas. Opera controlando el voltaje y las corrientes, lo que permite entregar potencia óptima incluso en condiciones de sombra. Trabajos de investigación han demostrado que cuando se aplican dichos optimizadores de Potencia es bastante posible mejorar la eficiencia y confiabilidad de los sistemas fotovoltaicos, especialmente en operaciones parcialmente sombreadas.

Análisis de Caso: Manejo y mejora de problemas de sombreado

A continuación se proporcionan algunos ejemplos que muestran cómo se resuelve eficazmente el problema de sombreado si se detecta a tiempo. Por ejemplo, en una planta fotovoltaica a escala de utilidad, su rendimiento disminuyó debido a que unos árboles nuevos sombreaban algunas de las placas. Fue posible aumentar el rendimiento del sistema utilizando el iOPT 800W de SUNGO optimizadores de Potencia y cambiando la configuración de las placas.

Otro caso fue un sistema fotovoltaico urbano que se vio afectado por problemas de sombreado debido a los edificios cercanos. El uso adecuado de dispositivos de sombreado y el mantenimiento frecuente redujeron considerablemente los efectos del sombreado y mejoraron considerablemente la capacidad de generación de energía.

Estos casos explican claramente por qué los problemas de sombreado deben abordarse tan pronto como se identifiquen. Si las causas se detectan y se solucionan de inmediato, los propietarios de los sistemas fotovoltaicos pueden asegurarse de que se está produciendo la máxima potencia y de que se está aprovechando al máximo la vida útil del sistema.

En general, por lo tanto, la sombra presenta una amenaza real para la efectividad de los sistemas fotovoltaicos. No obstante, si estos problemas se abordan con soluciones adecuadas, como mejorar los diseños, usar dispositivos contra la sombra y tecnologías avanzadas, incluidas las del optimizador SUNGO iOPT 800W, los problemas mencionados pueden resolverse realmente. Para el rendimiento óptimo de los sistemas fotovoltaicos y, sobre todo, para que estos impacten positivamente al medio ambiente y devuelvan un valor óptimo a los inversores, se debe observar un mantenimiento constante y medidas preventivas oportunas.