Orientación e inclinación de las placas solares

29.06.2020

Lo más importante en instalaciones de energía alternativa mediante paneles solares fotovoltaicos es lograr la orientación e inclinación óptimas para aprovechar el máximo de horas de sol, siempre en función del consumo estimado. El fin es rentabilizar la inversión y que sea eficiente

La luz del sol no es constante y varía mucho en función de la época y la latitud en la que se realiza la instalación. La orientación y la inclinación adecuadas harán que la eficiencia energética sea la esperada y lo contrario puede provocar un descenso en la rentabilidad de la instalación.

Pese a parecer sencillo, tiene su nivel de dificultad: colocar nuestros paneles solares con la orientación ideal es complejo, ya que además del ángulo y la posición, el tercer factor a tener en cuenta es la sombra.

En el mercado de los paneles solares existen diferentes modalidades que incluyen pantallas solares mecánicas que tienen la capacidad de seguir el sol y conseguir una eficiencia muy elevada. Para instalaciones domésticas, como por ejemplo las placas solares que instalamos en el tejado de una vivienda, se suele optar por el estándar puesto que el mecánico, además de tener un coste más elevado, requiere de un espacio y colocación que permitan variar el ángulo mediante los servomecanismos.

Orientación de los paneles solares en España

La orientación suele determinarse en base a la ubicación geográfica y/o partiendo de la base horaria, siendo las 12 horas el mediodía o la "hora solar". Un dato para tener en cuenta, en España, es el cambio de horario. En nuestro caso tendremos que corregirlo si estamos en invierno, pues corresponde a las 13:00 horas del reloj y en verano va a situarse a las 14:00 del reloj.

En términos generales, la orientación recomendada es hacia el sur siempre que sea ésta posible. También entra en juego el tipo de tejado, cuando se trata de instalación aérea: en muchos edificios encontramos cubiertas planas o cubiertas en ángulo.

Configuración Sur: en España la orientación más generalizada y recomendada es colocar los paneles solares hacia el sur geográfico. Esto es así por su necesidad de rendimiento máximo. Nos encontramos en el hemisferio Norte del planeta, de modo que la orientación sur garantiza que los paneles solares estén radiados durante la mayor parte del día, es decir, las horas centrales y cercanas al mediodía.

Un detalle importante: no debemos confundir el sur magnético (brújula) con el sur solar o geográfico. Los paneles solares que deban apuntar al sur solar, se puede calcular la orientación localizando el Polo Sur o bien en función de la hora solar.

Cuando la orientación Sur no es posible en instalaciones domésticas se puede cambiar a otras orientaciones disponibles siempre buscando la más ajustada al sur. La instalación en sureste o suroeste sigue ofreciendo una elevada eficiencia energética y en términos de ahorro justificarán con creces la inversión.

La configuración Este-Oeste: también se puede realizar para instalaciones de autoconsumo en viviendas unifamiliares y edificios comunitarios, cuando el tejado no permite el enfoque al sur.

El rendimiento en estos casos coincidirá con el pico de consumo de electricidad que se realiza al finalizar nuestro horario laboral y de estudios. Para contrarrestar la disminución de exposición solar se puede distribuir la mitad del total de placas solares en uno y otro punto cardinal. También se le llama ala en Delta, en relación con el concepto aeronáutico o a dos aguas, que hace referencia al término usado en construcción.

Las cubiertas en ángulo facilitan la caída del agua de la lluvia y permiten la colocación de placas solares de modo coplanar, es decir, en el mismo sentido que la cubierta. El reparto de las placas solares a dos aguas favorece la posibilidad de aumentar el número total de paneles, se incrementa el potencial productivo de energía por cada metro cuadrado. Es ideal para tejados o cubiertas de dimensiones reducidas.

Al distribuir la captación de radiación solar por franjas horarias, se obtiene una producción regular, con energía que abarca mañana y tarde. Además, tiene la ventaja adicional de ser más aerodinámica, es menos vulnerable al efecto del viento y requiere menor contrapeso en el anclaje, reduciendo tanto el peso de la instalación como el coste total.

Hay que tener presente que el total anual de producción varía: en el caso de orientar los paneles solares fuera de la dirección sur, con una diferencia de 45º (sureste-suroeste), la producción anual solamente se reduciría en un 1-3%, mientras que a 90º (este y oeste), puede disminuir en un 30%.

La distribución de placas solares, en esta otra orientación, tiene que diseñarse de modo que, en el caso de colocar dos hileras, se eviten sombras de unas a otras. La distancia entre filas de paneles es crucial para evitar el más que habitual efecto de sombreado entre éstos. También será crucial el ángulo, cuanto más verticales se coloquen más posibilidad existe de hacer sombra.

Por ello, adicionalmente a la orientación, en toda instalación solar fotovoltaica será necesaria conocer también la inclinación más adecuada de los paneles solares.

Solideo dispone de software específico y de elevada precisión para el cálculo de la ubicación de paneles solares. A partir del punto de altitud y latitud de cualquier punto geográfico mundial se genera un estudio exhaustivo de la posición óptima de las placas solares. Se tienen en cuenta todos los parámetros que influyen en la calidad de la obtención de la energía solar durante los 365 días del año. Este tipo de estudios garantizan la instalación más adecuada para cada caso individual puesto que definen todos los detalles, desde el ángulo hasta la inclinación óptica.

Inclinación de los paneles solares  

La colocación de paneles solares en los tejados suele ser lo más habitual en nuestro territorio y sobre todo en el caso de autoconsumo doméstico, en viviendas unifamiliares o en edificios y comunidades de vecinos. Añadiremos que en general, en España, la gran mayoría de cubiertas de los inmuebles son adecuadas para la instalación de placas solares fotovoltaicas.

Se prefiere una inclinación coplanar, acorde (alineada) con la del propio tejado, pues suelen ser más estéticas y se integran mejor con el ambiente. Idealmente, los paneles se colocarían en horizontal para captar el máximo de radiación solar diaria, pero el inconveniente suele radicar en la limpieza, pues se acumula suciedad (hojas, polvo) que restan eficiencia. Esto sucede con todas las placas solares que tengan menos de 10 o 12 grados de inclinación.

La inclinación y pendiente de las cubiertas no planas suele ser de 20 hasta 25 grados, lo cual provoca menor captación de rayos solares y por consiguiente menor rendimiento. Si la inclinación óptima no es posible, pero hay espacio, en muchos casos se coloca más placas para compensar la pérdida.

Es importante distinguir el objetivo de su uso en cuanto a la estación del año, ya que, si el uso está enfocado para invierno, debe conseguirse una orientación adecuada a recibir los rayos del sol de modo lateral; en cambio, si queremos aprovechar mejor las horas de sol en  los meses de verano, hay que hacer lo opuesto y dirigir los paneles solares en base horizontal. En los casos en los que el autoconsumo es estable a lo largo de todo el año independientemente de la estación, suelen regirse por la orientación de tipo invernal.

No siempre tiene relación el consumo con las horas de sol: aunque en invierno pueda parecer que se necesita más energía eléctrica porque anochece antes y bajan las temperaturas, en verano el consumo energético de los electrodomésticos es muy alto y trabajan muchas más horas (motor de piscina, congeladores, aire acondicionado).

Así pues, para diseñar la instalación más adecuada a cada caso y determinar la inclinación de los paneles solares lo primero es conocer los consumos por épocas del año y lo siguiente es conocer nuestra latitud, que es el lugar geográfico exacto en el que realizamos la instalación.

  • Uso en invierno: se recomienda un grado de inclinación de entre +10 y +18 grados respecto a la latitud. Se logra verticalidad.
  • Uso en verano: se recomienda un grado de inclinación de -10 y -18 grados respecto a la latitud. Se logra horizontalidad.

En algunas localidades de nuestra geografía, la variación de invierno a verano es mucho mayor: por poner un ejemplo, en Madrid puede oscilar de 17º en verano a los 63º en invierno.

Por último y no menos importante, volvamos a recordar el tercer factor en la ecuación: la sombra. Evitemos al máximo la instalación donde haya edificios o árboles que provoquen sombra sobre los paneles solares.

Un consejo: el invierno es la mejor época para averiguar la influencia de sombras sobre el espacio donde instalaremos paneles solares, puesto que la incidencia de la luz solar es más baja y provoca sombras alargadas. Si no hay sombras en este periodo lo más seguro es que tampoco las haya durante el resto del año.

Cada instalación tiene sus particularidades, en todas hay que tener presente los factores que intervienen y cómo afectan en concreto, con especial atención tanto a la posición como a la inclinación, con el fin de garantizar la máxima eficiencia. Los hábitos de consumo de electricidad de cada vivienda también son importantes a la hora de valorar las necesidades y lograr el modo óptimo para ahorrar en la factura de la luz. Si no queremos realizar cálculos matemáticos, lo más sencillo es dejarnos aconsejar por la empresa proveedora o instaladora de energía solar fotovoltaica.

En Solideo, los profesionales especializados son quienes realizan el estudio y cálculo más precisos y aconsejan sobre la cantidad y dimensión de paneles, emplazamiento, orientación e inclinación, y en definitiva, la instalación más adecuada para cada caso.

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