¿Cómo elegir una estructura para módulos fotovoltaicos? Una estructura fotovoltaica bien elegida equilibra coste, rendimiento y durabilidad.
En esta guía trataremos:
- La selección de la potencia de la instalación fotovoltaica,
- La inclinación óptima de la estructura fotovoltaica,
- Las distintas configuraciones de estructuras fotovoltaicas,
- La elección de las fijaciones de la estructura al suelo,
- La elección del material de la estructura,
- La evaluación de la calidad de la estructura.
Véase: opciones disponibles de estructuras fotovoltaicas de suelo
Este artículo no abarca los sistemas de seguimiento, las instalaciones con disposición este-oeste ni los módulos montados en vertical para agrofotovoltaica.
Comencemos hablando de sus necesidades.
Selección de la potencia de la instalación fotovoltaica
Elegir la potencia de instalación adecuada abre posibilidades significativas. Muchos cometen el error de seleccionar la potencia basándose en reglas arbitrarias, como 1 kWp por cada 1000 kWh de consumo anual. No se preocupe demasiado por las posibles pérdidas derivadas del «sobredimensionamiento» de la instalación.
En la mayoría de los países europeos y para todos los sistemas de facturación (excepto el balance neto), cuanta mayor sea la potencia fotovoltaica, mejor. Para un consumo anual de 40000 kWh, una instalación de 30, 40, 50, 60 o incluso 70 kWp es razonable. ¿Por qué?
- Una instalación mayor reduce el coste por kWp.
- Los módulos pierden alrededor del 10 % de su potencia a lo largo de 25 años.
- Ampliar una instalación existente es costoso.
- Para todos los modelos de facturación (excepto el balance neto), los excedentes anuales de energía generan beneficios económicos.
- Los módulos se ensucian, lo que reduce su eficiencia. Resulta más rentable añadir módulos que limpiarlos con frecuencia. Normalmente basta con limpiarlos cada cinco años.
- Pocos dicen «tengo demasiada fotovoltaica»; muchos dicen «debería haber instalado más fotovoltaica».
- El consumo de energía va en aumento. Construir instalaciones ligeramente «sobredimensionadas» supone prepararse para la demanda futura.
Elija la mayor potencia posible, teniendo en cuenta:
- el presupuesto
- el espacio disponible
- la capacidad de conexión
La optimización matemáticamente precisa queda fuera del alcance de este artículo, pero es importante superar el mito de la «fotovoltaica sobredimensionada». Dejar espacios vacíos en una estructura no es rentable.
Inclinación de los módulos fotovoltaicos en instalaciones pequeñas
En instalaciones de menos de 50 kWp es posible una configuración de una sola fila, evitando que una fila proyecte sombra sobre otra. Por lo tanto, elegir la inclinación óptima es sencillo.
La inclinación óptima depende de la latitud y de las condiciones meteorológicas locales. En Europa, los estudios basados en datos de satélite sugieren entre 20° y 50°:
Ángulos de inclinación óptimos para módulos fotovoltaicos según dos conjuntos de datos. Izquierda: PV-GIS, derecha: ECEM. Fuente: Yves-Marie Saint-Drenan, An approach for the estimation of the aggregated photovoltaic power generated in several European countries from meteorological data, ResearchGate.
Ejemplos de ángulos de inclinación óptimos:
- Gdańsk – 36°
- Sicilia – 33°
- Edimburgo – 40°
Inclinación óptima en instalaciones aisladas y estacionalesEn instalaciones aisladas de la red o estacionales, el objetivo es una producción de energía constante durante los periodos críticos. Vivienda vacacional: la inclinación óptima es de 15–20° para aprovechar al máximo el sol alto del verano. Vivienda aislada de la red todo el año: la inclinación puede alcanzar los 70–90° para optimizar la producción en invierno. La producción en verano es suficiente incluso con esta inclinación, y el almacenamiento estacional de energía es una posible solución de futuro. |
Inclinación de los módulos fotovoltaicos y separación en instalaciones grandes
Las instalaciones más grandes (normalmente >50 kWp) requieren varias filas. Las filas proyectan sombras y deben separarse adecuadamente. Una mayor inclinación aumenta la distancia, lo que afecta al aprovechamiento del terreno. La optimización equilibra estos factores.
Para optimizar el aprovechamiento del terreno y minimizar las pérdidas por sombreado:
- Reduzca ligeramente la inclinación de los módulos. La producción anual se ve afectada solo marginalmente, mientras que la separación entre filas disminuye.
| Europa Central (Francia, Alemania, Polonia), latitud 50°N, altura de la columna de módulos 5m | ||
| Ángulo de inclinación del módulo fotovoltaico | Productividad anual | Distancia entre filas |
| 10° | 1135 kWh | 7.85 m |
| 15° | 1161 kWh | 9.19 m |
| 20° | 1181 kWh | 10.45 m |
| 25° | 1195 kWh | 11.64 m |
| 30° | 1203 kWh | 12.74 m |
| 35° | 1204 kWh | 13.74 m |
| 40° | 1199 kWh | 14.65 m |
Fuente: Bogusław Szymański, «Photovoltaic Installations»
Los ángulos de inclinación superiores a 25° reducen la eficiencia del espacio sin aportar ganancias de producción significativas. Para Francia, Alemania y Polonia se recomiendan ángulos <25°.
Ejemplo: una planta fotovoltaica de 10.4 MW en Estonia muestra inclinaciones bajas y una amplia separación entre filas:
Cálculo de la distancia entre módulos
Los cálculos de distancia tienen como objetivo evitar el sombreado al mediodía del 22 de diciembre (solsticio de invierno):
β – ángulo de inclinación del módulo
α – ángulo de incidencia en los días con menos sol
- α = 90° − latitud − 23.45°
d – altura de la columna de módulos
x – distancia desde el final de una fila hasta el inicio de la siguiente
- x = sin(β) × d / tg(α)
y – distancia entre filas
- y = d × sin(180° − β − α) / sin(α)
Una menor separación entre filas mejora el aprovechamiento del terreno, pero implica aceptar pequeñas pérdidas de producción. Existen tecnologías para reducir estas pérdidas.
Orientación y tipo de módulos
Los módulos fotovoltaicos se dividen en secciones mediante diodos de bypass. Un sombreado profundo desactiva la sección afectada para proteger las células. Los módulos de media célula reducen las pérdidas por sombreado y sirven tanto para el montaje vertical como para el horizontal.
Dimensiones de los paneles
Los módulos de mayor tamaño suelen reducir el coste de la instalación por kWp. Elija fabricantes verificados para garantizar la durabilidad y la compatibilidad con las potencias nominales del inversor.
| Tipo de módulo | Tamaño | Potencia | Peso |
|---|---|---|---|
| Tradicional | 1640×992 mm | 445 W | 22.3 kg |
| Media célula | 2112×1052 mm | 545 W | 32.7 kg |
| Media célula | 2280×1133 mm | 600 W | 35.8 kg |
Material de la estructura
El aluminio es habitual en las estructuras de suelo. Sus ventajas:
- Ligero, de bajo mantenimiento y resistente a la corrosión.
- Duradero y con una larga vida útil.
- Puede anodizarse o pintarse por razones estéticas.
El acero se utiliza en estructuras más grandes y sometidas a mayores cargas. Nuestros kits estándar Solar KIT T1V y N2V están fabricados en acero con recubrimiento Magnelis® (zinc-aluminio-magnesio) y fijaciones de acero inoxidable, con una garantía del recubrimiento de hasta 25 años según el entorno.
Fijación y cimentación
Los métodos incluyen:
- Pilares de hormigón
- Pilotes hincados
- Tornillos de cimentación
- Soluciones híbridas
La selección depende del tipo de suelo, de la carga ambiental (nieve, viento) y del tamaño de la instalación. Los postes de nuestros kits estándar se hormigonan: según las indicaciones del proyectista, las patas se empotran a 1.40 m por debajo del nivel del suelo y se hormigonan en la parte superior, hasta una profundidad de unos 0.80 m. Los tornillos de cimentación no están previstos para los kits estándar. Las estructuras a medida suelen ser de pilotes hincados, pero también pueden hormigonarse o colocarse sobre zapatas de hormigón.
Evaluación de la calidad
Elija proveedores con productos verificados. Compruebe:
- Certificaciones (p. ej., EN 1090, TÜV, ISO)
- Garantía
- Manuales de instalación y soporte de ingeniería
Para nuestros kits estándar, en la sección de descargas de la página de cada producto están disponibles los planos técnicos para 25°, 30° y 35°, las instrucciones de montaje, los certificados, la declaración de prestaciones, las condiciones de garantía y las directrices de cimentación; puede consultarlos antes de comprar.
¿Kits estándar o estructura a medida?
Los kits estándar Solar KIT T1V y N2V cubren instalaciones de 2 a 16 paneles en vertical de hasta 2280 × 1140 mm (marco de 30–40 mm), con una inclinación de 25°, 30° o 35° y tres niveles de resistencia: Light (viento de hasta 22 m/s, nieve 1.2 kN/m²), Strong (26 m/s, 1.6 kN/m²) y Ultra Strong (28 m/s, 1.6 kN/m²). Los paneles más grandes, la orientación en horizontal, otros ángulos de inclinación, las estructuras elevadas, las cargas más elevadas y las plantas fotovoltaicas requieren una estructura fabricada a medida para la ubicación concreta.
Una estructura bien seleccionada garantiza rentabilidad, seguridad y un rendimiento energético maximizado. Lea también: Sistemas fotovoltaicos de suelo: cómo elegir la estructura adecuada.