Guía para entender las pérdidas de producción solar

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Fuente: https://www.pv-magazine.com/

Imagen: Oficina del Gobernador de Nueva York

Al invertir en energía solar, maximizar la producción es un objetivo común. Aurora Solar, un proveedor líder de software de rendimiento y diseño solar, publicó una guía para comprender las principales causas de pérdida de energía en los sistemas fotovoltaicos y cómo evitarlas. 

KWh Analytics, una firma de gestión de riesgos de seguros climáticos y energía renovable, publicó su Índice de generación solar 2022 e informa que los activos solares están funcionando por debajo de las expectativas. Los sistemas instalados desde 2015 han superado ampliamente las expectativas entre un 7 % y un 15 % , con algunas diferencias regionales. ¿Cómo se puede evitar este bajo rendimiento?

La Guía definitiva de pérdidas de sistemas fotovoltaicos de Aurora Solar incluye conceptos básicos de rendimiento solar como el efecto de la inclinación, la orientación y la sombra en las métricas de producción. La guía explica cómo los equipos no coincidentes pueden causar pérdidas y examina los efectos de los modificadores del ángulo de incidencia y las pérdidas de clasificación de la placa de identificación del módulo.

Inclinación y orientación

El ángulo de los paneles afecta la cantidad de radiación solar que recibe el sistema en el transcurso de un año. Inclinar la matriz hacia el ecuador maximizará la radiación incidente, lo que impulsará la producción, señala el informe de Aurora.

Aprovechar al máximo el ángulo de incidencia solar también es importante para la producción. El ángulo de incidencia se refiere al ángulo de la superficie del panel en comparación con los rayos del sol. Los ángulos de incidencia afectan la cantidad de luz solar que atraviesa el vidrio en la parte frontal del panel.

Aurora dijo que estas pérdidas, medidas como el modificador del ángulo de incidencia, suelen oscilar entre el 3 % y el 4,5 %. El modelo DeSoto se utiliza para comprender los efectos del modificador del ángulo de incidencia.

La suciedad, o la acumulación de polvo y otros desechos en la superficie del panel, es una de las principales causas de pérdida de energía en algunas regiones. En áreas con estaciones secas prolongadas, puede provocar pérdidas del 5%. En regiones con depósitos de polvo frecuentes, puede agregar entre un 1 % y un 2 % a esa cifra, y las ubicaciones cercanas a las principales áreas de tráfico suelen tener otro 1 % en pérdidas. En regiones con lluvia todo el año, las pérdidas por suciedad suelen rondar el 2%, dijo Aurora.

Los parámetros de rendimiento del Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL, por sus siglas en inglés) sugieren que es común una pérdida de suciedad típica del 5 % en los Estados Unidos. Un modelo NREL encontró que tener una limpieza anual en un sistema con una pérdida de suciedad del 1,9 % reduciría la pérdida a alrededor del 1,5 %. Dos limpiezas al año podrían reducir la pérdida promedio al 1,3 %, y tres limpiezas al año la reducirían aún más a una pérdida anual promedio del 1,2 %. Puede encontrar un análisis de ubicación del NREL sobre los efectos de la suciedad aquí .

Los pájaros y los excrementos de pájaros son otro problema de producción. Los excrementos de pájaros bloquean sustancialmente una o dos celdas y es posible que no se eliminen con la lluvia. En módulos sin diodos de derivación, el bloqueo total de una o dos celdas podría hacer que todo el módulo perdiera su funcionamiento. Aurora aconseja una limpieza manual rápida de los excrementos de pájaros.

Las cargas de nieve son otro factor atenuante. Un estudio de NREL calculó pérdidas que oscilan entre el 10 % y el 30 % para los sistemas de inclinación fija. Los factores de nieve pueden ser difíciles de modelar con precisión sobre una base anual, por lo que Aurora recomienda medir en un formato mensual. Puede encontrar un estudio de ubicación sobre estimaciones de pérdida de nieve basado en varias inclinaciones de panel aquí .

El sombreado es otro aspecto críticamente importante del rendimiento del sistema. Aurora compara una celda solar sombreada con una obstrucción en una tubería. Cuando se sombrea una celda, se reduce la corriente a través de toda la cadena de celdas. Los paneles integran diodos de derivación, que permiten que la matriz «salte» la celda sombreada, pero a expensas de renunciar a cualquier producción que podría haberse obtenido de esa celda. Puede encontrar un análisis de la Universidad de Stanford de los efectos de sombreado aquí .

Aurora sugiere usar electrónica de potencia a nivel de módulo (MLPE) o microinversores para evitar pérdidas por sombreado.

Pérdidas ambientales

Los coeficientes de temperatura son otro factor a considerar en el rendimiento. Un coeficiente de temperatura se mide como el porcentaje de producción de energía que disminuye por cada aumento de 1 grado Celsius por encima del punto de referencia de 25 grados Celsius (77 grados Fahrenheit).

o el tamaño del cable entre las cadenas paralelas también pueden generar una caída de voltaje”, según Aurora.

Las pérdidas de conexión modeladas por un estudio de NREL pueden contribuir a otra pérdida del 0,5 %. Los conectores de cableado y los diodos de derivación tienen imperfecciones físicas que provocan resistencia y provocan pequeñas caídas de tensión.

La eficiencia del inversor mide la eficiencia con la que la energía de CC se convierte en energía de CA. Los fabricantes de inversores proporcionan una calificación de eficiencia máxima para el rendimiento en condiciones ideales y una calificación de eficiencia ponderada para su rendimiento en una variedad de condiciones.

“Es importante observar la eficiencia ponderada porque la eficiencia de un inversor cambiará en función de la capacidad que transporta. La mayoría de los inversores alcanzan un máximo de alrededor del 20 % de la carga y caen ligeramente a medida que la carga alcanza la clasificación de entrada máxima”, dijo el informe de Aurora.

El recorte del inversor a menudo ocurre en sistemas en el apogeo de los días soleados. Cuando la salida de CC de los paneles es mayor que la cantidad de energía de CC que el inversor puede convertir, se produce una pérdida de recorte. El informe de validación de NEC de Aurora puede ayudar a dimensionar adecuadamente los inversores .

El modelo de rendimiento del sistema disponible públicamente PVWatts utiliza un valor predeterminado de una pérdida de disponibilidad del sistema del 3 %. Aurora dijo que los sistemas con operaciones y mantenimiento o sistemas de alerta de fallas configurados pueden experimentar pérdidas de disponibilidad de solo 0.5%. La disponibilidad incluye apagados o fallas del inversor, interrupciones de la red y otros eventos que desconectan el sistema fotovoltaico.

La expansión y contracción térmica, la luz ultravioleta y el daño causado por las partículas arrastradas por el viento reducirán la producción con el tiempo. Las garantías de producción del fabricante del panel solar proporcionan una estimación conservadora de la producción bajo la degradación del panel a lo largo del tiempo.

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