¿POR QUÉ LOS PANELES SOLARES VERTICALES PUEDEN TENER UN MAYOR RENDIMIENTO QUE LOS COLOCADOS EN FORMA HORIZONTAL?
FEBRERO 21, 2024
Distintos estudios científicos sostienen que los sistemas fotovoltaicos verticales tienden a brindar mejores coeficientes de rendimiento en comparación con los horizontales, lo que genera un mayor rendimiento energético final. Además son más fáciles de instalar y de mantener.
La energía solar está revolucionando el mundo, que mira cada vez con más confianza esta tecnología limpia para generar energía y va dejando de lado los combustibles fósiles, tan cuestionados como dañinos para nuestro planeta.
Así, mientras el mundo va hacia ese camino de sustentabilidad energética verde, también busca perfeccionar la tecnología sustentable gracias a la innovación permanente y a la utilización de nuevos materiales.
Con el objetivo primordial de poder generar el máximo posible de energía solar en las viviendas o en el campo, expertos han diseñado soluciones como los paneles solares en los balcones o el revolucionario vidrio fotovoltaico que se instala en fachadas y tejados. Pero la inventiva sigue abriéndose paso y ahora se sumó en el último año una nueva tendencia que está en alza: los paneles solares verticales, diseñados para aprovechar la superficie desperdiciada de las vallas y cercados para delimitar casas, jardines y hasta campos.
Las instalaciones solares verticales tienen varias ventajas, como su fácil colocación, su sencillo mantenimiento y su mayor eficiencia, ya que pueden tener células fotovoltaicas en ambas caras.
La instalación se presenta más sencilla que el modelo tradicional de placas horizontales e inclinables mediante un sistema automatizado. En estos paneles verticales, las células se instalan sobre dos pilotes sin necesidad de colocar el sistema de estanterías que suele acompañar a los paneles solares más utilizados.
Se pueden colocar en diferentes terrenos, con una pendiente de hasta 15 grados y con 1,2 metros de distancia del suelo. Incluso es posible ajustar la altura de los paneles desde el suelo si es necesario.
Además de sacar partido de sus dos extremos, los paneles bifaciales ofrecen otras ventajas interesantes, como su mayor durabilidad —son resistentes a los rayos UV por los dos lados— y reducen los problemas de degradación inducida por potencial (DIP) y costos del equilibrio (BOS).
Incluso también ofrecen dos picos de producción, uno por la mañana y otro por la tarde, a diferencia de los paneles convencionales. Además, los paneles están integrados en la estructura, lo que facilita su instalación y reduce los costos del conjunto. Además, el sistema es menos propenso a sufrir reducción de producción por la nieve, lluvia o suciedad gracias a su orientación.
La ciencia ha convalidado esto. Un estudio realizado por investigadores alemanes de la Universidad de Ciencias Aplicadas de Leizpig concluye que la instalación de paneles solares en posición vertical puede mejorar la eficiencia energética obtenida. Los científicos calculan que los paneles verticales aumentan la producción total de energía en casi 7 veces, de 58 a 400 gigavatios por año.
Es que según la investigación llevada adelante en una planta solar en Somerset, California de la empresa Sunzaun, la producción de energía aumenta cuando se cambia la inclinación estándar de los paneles de entre 20 y 35 grados, hasta los 90 grados, quedando casi en vertical. En dicho campo, una hilera de 43 módulos solares bifaciales se encarga de dar sombra y proteger del viento a los cultivos, a la vez que genera 23 kW.
Dada la altura y la forma habitual de las vallas, lo más lógico es instalarlas en vertical (miden entre 1,50 y 2 metros) para colocar una mayor cantidad de módulos, pero puede que las condiciones locales aconsejen su uso en horizontal. Por ejemplo, si hay árboles u otras plantas situadas frente a la valla que puedan proyectar sombra, la orientación tradicional puede ser más aconsejable.
Otro ejemplo de la eficiencia adquirida lo convalidó la empresa Overeasy, que ha colaborado con el Instituto Noruego de Tecnología Energética para la puesta en marcha de una pequeña planta fotovoltaica vertical experimental.
La instalación cuenta con celdas fotovoltaicas de celdas PERC con una bifacialidad del 77 % al 81 % o celdas HJT con una bifacialidad del 90 %, que tienen una eficiencia del 22 %. La primera instalación tiene una potencia de 5 kW y ha sido colocada por tan solo dos operarios en una hora. La tasa de cobertura del espacio de cada instalación es del 50 %, con paneles solares de unos 20 cm de alto y una separación entre filas de 40 cm. Los paneles se colocaron sobre membranas bituminosas para tejados.
Después de un año de funcionamiento en todo 2023, Overeasy ha publicado la producción de la instalación y los resultados muestran que el rendimiento específico anual general es un 30 % mayor que el de las soluciones convencionales de cubierta plana.
El sistema fotovoltaico vertical generó 1070 kWh por kW instalado el año pasado, comparado con los 800 kWh por kW instalado para un sistema convencional en la misma ubicación.
El grupo de Investigación SWIFT (siglas de Solar and Wind Feasibility Technologies) de la Universidad de Burgos (UBU) en España también ha avanzado en medir el rendimiento de los paneles verticales, en este caso instalado en las fachadas de los edificios en la ciudad de Burgos.
Los resultados, publicados en la revista Solar Energy, apuntan a que las instalaciones fotovoltaicas verticales pueden ser viables en más de un 30% respecto a los horizontales y que, en el futuro, la combinación adecuada de las superficies disponibles será clave para lograr edificios de consumo energético neto nulo (net zero buildings).
Según explica una de las autoras, la profesora de la UBU Cristina Alonso Tristán, en los últimos años se han desarrollado paneles fotovoltaicos verticales que pueden ser adaptados o integrados en edificios, como los vidrios fotovoltaicos, que sustituyen a los cristales tradicionales de las ventanas o se pueden integrar en las fachadas acristaladas de los grandes edificios.
“Y también existen desarrollos para incorporar a toldos, marquesinas, a las lamas de las persianas o que se integran directamente sustituyendo parte del muro, como si fuera un material decorativo de la fachada”, concluyó la especialista.
El estudio más reciente sobre la eficiencia de los paneles solares verticales lo llevó adelante un grupo de investigadores de la Organización de los Países Bajos para la Investigación Científica Aplicada (TNO) que mediante una serie de pruebas y simulaciones han descubierto que las instalaciones verticales tienen temperaturas de funcionamiento mucho más bajas, lo que genera un efecto positivo en la tensión de funcionamiento. Y, por lo tanto, también en la generación total de energía, sobre todo en condiciones de alta irradiancia.
En el estudio “Thermal model in digital twin of vertical PV system helps to explain unexpected yield gains”, publicado en EPJ Photovoltaics, por el ingeniero Bas B. Van Aken y otros colegas, se explica que la tensión se ve influida tanto por la cantidad de luz como por la temperatura de las células solares. Al aumentar las condiciones de irradiación, el voltaje aumenta logarítmicamente, mientras que al aumentar la temperatura, el voltaje disminuye, normalmente entre un 0,3 y un 0,4% por C.
“Para un sistema estándar, observamos que en condiciones de alta irradiancia, el aumento debido a la luz se compensa con la disminución debida a la mayor temperatura de funcionamiento. Sin embargo, para el sistema vertical, observamos que la temperatura de funcionamiento no aumenta tanto y el aumento y la disminución de la tensión se equilibran más”, precisó el experto.
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