Cómo instalar energía solar fotovoltaica con módulos solares

• Estructuras y fijaciones para paneles solares
• ¿Cómo orientar los módulos solares?
• Dimensionamiento del campo fotovoltaico (herramientas de cálculo)  
• Hibridación con otras renovables 

Estructuras y fijaciones para paneles solares

La suportación es el elemento mecánico encargado de soportar los módulos y como mínimo debemos asegurarnos de que tengan una larga vida útil sin mantenimiento, que soporte su ubicación a la intemperie, una adecuada resistencia mecánica a los esfuerzos provocados por el viento máximos registrados en la zona y asegurar la rapidez y sencillez de montaje.

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Se debe calcular para soportar cargas extremas por factores climatológicos adversos como el viento, la nieve, etc., de acuerdo con el CTE apartado SE-AE Seguridad Estructural - Acciones en la Edificación.

La estructura y los marcos metálicos de los módulos se conectarán a una toma de tierra, que se ajustará al Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión, instrucción complementaria MIE BT-039.

En el caso de instalaciones integradas en cubierta que hagan las veces de la cubierta del edificio, la estructura y la estanqueidad entre módulos se ajustará a las exigencias indicadas en la parte correspondiente del Código Técnico de la Edificación y demás normativa de aplicación.

El cálculo y la construcción de la estructura y el sistema de fijación de módulos permitirá las necesarias dilataciones térmicas sin transmitir cargas que puedan afectar a la integridad de los módulos, siguiendo las indicaciones del fabricante. La estructura se realizará teniendo en cuenta la facilidad de montaje y desmontaje, y la possible necesidad de sustituciones de elementos.

Es muy importante comprobar el buen estado y la capacidad portante de la cubierta antes de cualquier instalación, a la par que comprobar la impermeabilidad de la fijación una vez colocada.

¿Cómo orientar los módulos solares?

Lo ideal es instalar siempre los módulos al sur para maximizar la producción de energía, pero teniendo en cuenta que no siempre es posible, las alternativas de colocar un string al este y otro al oeste sobredimensionando la instalación, es muy interesante sobre todo en ubicaciones residenciales, debido a que aplanamos la curva de generación fotovoltaica y obtenemos una generación de energía mucho más constante.

Existen sistemas autoportantes para cubiertas planas ≤5º tipo tela asfáltica, grava ajardinada, tipo Deck, etc... donde no se puede taladrar. aquí también, el sistema Este-Oeste permite aprovechar al máximo la cubierta y el aprovechamiento de la captación. El sistema modular premontado y su liviano peso hacen de este sistema un montaje e instalación rápido y sencillo sin necesidad de realizar ningún tipo de obra, ahorrando así en tiempo.

Incluso los hay con sistema Windbreaker (cortavientos) lateral para poder reducir el peso de los lastres, y una base de EPDM de 10 mm de espessor, para garantizar la estabilidad del soporte.

Este soporte incorpora un sistema único en el sector de portalastres regulables que permite colocar cualquier tipo de lastre del mercado, se adapta a cualquier tamaño y tipo de contrapeso (bordillos, bloques de hormigón...) pudiendo colocar el contrapeso descentrado o centrado repartiendo así el peso. 

Dimensionamiento del campo fotovoltaico

Es muy importante que los módulos solares tengan un correcto dimensionamiento y que se invierta tiempo en la ubicación de los mismos, buscando evitar las sombras de elementos cercanos y/o edificios colindantes. Por otro lado, se debe tener en cuenta la potencia nominal máxima del inversor así como su Vmax e Imax, para no sobrepasar los límites del mismo.

La mayoría de softwares de cálculo del mercado ofrecen herramientas de cálculo muy sencillas y es recomendable siempre hacer una comprobación previa para comprobar que estamos dentro de los límites recomendados por el fabricante.

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Aquí por ejemplo detallo tres aplicaciones gratuitas muy útiles e intuitivas:

PVGIS

Es una calculadora de energía solar fotovoltaica gratuita en línea para plantas y sistemas fotovoltaicos autónomos o conectados a la red, en Europa, África, América y Asia. Con simulación de generadores de electricidad solar y mapas de radiaciones solares. PVgis es la herramienta en línea gratuita ideal para estimar la producción de electricidad solar de un sistema fotovoltaico (PV). Da la potencia de salida anual de los módulos solares fotovoltaicos. Como Sistema de Información Geográfica fotovoltaica propone una aplicación de Google Map que facilita su uso. El área cubierta por la calculadora es casi el mundo: América, Europa, Asia y África. Esta aplicación calcula la generación de electricidad potencial mensual y anual E [kWh] de un sistema fotovoltaico con módulos de inclinación y orientación definidos. Si seleccionas el menú CONECTADO A RED, obtienes una calculadora para paneles solares fijos.

Luego obtienes gráficos y tablas que muestran la cantidad diaria (estimada) de energía eléctrica que puedes esperar en cada mes de un sistema solar fotovoltaico para el hogar con las propiedades que ingresó (usando la inclinación óptima, si así lo solicitó). También muestra la producción media anual por día y proporciona datos estadísticos.

PV SKETCH

PVSketch es una aplicación web intuitiva diseñada para agilizar el desarrollo de proyectos solares. Una interfaz amigable permite acceder fácilmente a una herramienta de diseño de precisión con poca o ninguna capacitación. PVSketch ayuda a visualizar soluciones de energía solar y crea modelos de energía precisos. Los profesionales pueden comenzar un proyecto rápidamente en línea con PVSketch y luego transferir el proyecto a PVCAD, con un complemento de AutoCAD, para obtener un plan de ingeniería detallado. 

Hibridación con otras renovables

La cobertura con energía producida localmente tanto para la producción de agua caliente sanitaria como para el resto de las cargas domésticas se puede incrementar en gran medida mediante el almacenamiento in situ térmico y eléctrico combinado.

Si bien se pueden lograr mayores ahorros mediante la instalación de sistemas de baterías con alta capacidad, la ventaja del almacenamiento de energía térmico reside en que aprovechamos los recursos disponibles del propio edificio. El aprovechamiento de almacenamiento de energía, con equipos térmicos ya instalados, eventualmente no tiene costes adicionales.

Evidentemente, habrá que analizar cada caso en función de los usos y costumbres de cada hogar, pero a priori, vemos que es un enfoque muy prometedor hibridar las instalaciones fotovoltaicas residenciales con aerotermia y añadir baterías químicas cuando se requiera mayores cuotas de autosuficiencia.

Esta combinación ofrece la posibilidad de alcanzar los mismos grados de independencia energética con tamaños de batería químicas más pequeñas y por lo tanto, menores costes de inversión. Los sistemas de bombas de calor de aerotermia, están diseñados para aumentar la autosuficiencia en combinación con instalaciones fotovoltaicas. Para poder trasladar el parque de edificios a edificios de consumo de energía casi nulo (NZEB), se necesita un aumento radical de la eficiencia energética y una alta proporción de energías renovables en los edificios.

La tendencia creciente de las aplicaciones de sistemas fotovoltaicos (FV) en casas unifamiliares presupone el posible acoplamiento de la fotovoltaica y las bombas de calor de aerotermia, junto con almacenamiento térmico en suelo radiantes, depósitos de inercia y/o depósitos para agua caliente sanitaria

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