Optimización y Cálculo de Instalaciones Fotovoltaicas: Geometría Solar, Montaje y Mantenimiento de Baterías

Geometría Solar y Cálculos de Inclinación

La determinación del ángulo de inclinación óptimo (α) de los paneles fotovoltaicos varía según la estación y la latitud (Lat) de la ubicación:

• Equinoccio de otoño (21 de septiembre): α = 90° – Lat
• Solsticio de invierno (21 de diciembre): α = 90° – Lat – 23.45°
• Equinoccio de primavera (21 de marzo): α = 90° – Lat
• Solsticio de verano (21 de junio): α = 90° – Lat + 23.45°

Cálculo de Proyecciones y Distancias

Las siguientes fórmulas se utilizan para determinar las proyecciones y distancias en la instalación (para montaje horizontal):

• Proyección horizontal: S₁ = L · Cos β
• Altura: h = L · Sen β
• Sombra proyectada: S = h / Tg α
• Distancia total (horizontal): d = S + S₁

Ejemplo de Cálculo para Montaje Inclinado

Para estructuras inclinadas, se ajustan los ángulos β (inclinación del panel) y α (ángulo solar) mediante un factor de corrección δ (15° en este ejemplo):

Ángulos ajustados:

• β’ = β ‒ δ = 35° ‒ 15° = 20º
• α’ = α + δ = 40° + 15° = 55º

Cálculos de distancia (L = 1.8 m):

• S₁ = L · cos β’ = 1.8 · cos 20° = 1.69 m
• h = L · sen β’ = 1.8 · sen 20° = 0.62 m
• S = h / Tg α’ = 0.62 / Tg 55° = 0.43 m
• d = S₁ + S = 1.69 + 0.43 = 2.12 m

Procedimientos de Montaje de Paneles Fotovoltaicos

Etapas de Montaje sobre Suelo

Las etapas de trabajo a planificar durante el montaje de los paneles sobre suelo se dividen en las siguientes fases:

1. Preparación del terreno.
2. Preparación del hormigón.
3. Ejecución de la cimentación.
4. Anclaje de la estructura.
5. Terminación y orientación.

Técnicas de Montaje sobre Cubierta

Existen dos técnicas principales de montaje de paneles sobre cubierta:

1. Cubiertas Planas (Anclaje por Peso): Si la resistencia de la cubierta lo permite, una técnica apropiada es el anclaje de los paneles sobre bloques de hormigón prefabricados.
2. Anclaje Estructural (Perforación): Esta alternativa conlleva la perforación de la cubierta y el anclaje de las barras o perfiles metálicos de sustentación de la estructura a las vigas bajo cubierta, siendo esta una operación siempre delicada.

Orientación e Inclinación

La correcta orientación e inclinación son cruciales para maximizar la captación solar:

• Orientación: Generalmente, el generador fotovoltaico estará orientado al Sur, a menos que la estructura esté dotada de un seguidor solar. Esta operación se lleva a cabo mediante brújula.
• Inclinación: Esta operación se realiza mediante un inclinómetro, de forma similar a como se actúa en la instalación de antenas parabólicas.

Fenómenos y Requisitos del Subsistema de Acumulación

Fenómenos Operacionales en Baterías

Fenómeno del Gaseo

Cuando un acumulador está totalmente cargado y se continúa suministrando corriente, se produce el fenómeno de gaseo del agua del electrolito. Este efecto se puede reducir mediante un control adecuado del proceso de carga y la reposición física de agua en el electrolito.

Efecto de Sulfatación

La sulfatación ocurre en las placas del acumulador. Para prevenir o revertir este efecto, se realiza periódicamente una sobrecarga, conocida como carga de ecualización, que tiene como objetivo eliminar el sulfato de las placas.

Cableado de Igualación

El cableado de igualación consiste en conectar los bornes de las baterías situadas en filas en paralelo, asegurando que todas mantengan la misma tensión.

Características Técnicas del Local de Ubicación

El local destinado a albergar el subsistema de acumulación debe cumplir con las siguientes características técnicas:

• Seco, fresco y protegido de la intemperie.
• Provisto de ventilación adecuada.
• Suficientemente alejado de aparatos que puedan provocar chispas o llama.
• De acceso restringido (puerta, tapa, etc.).
• Con las señalizaciones pertinentes: “peligro eléctrico”, “prohibido fumar”, “material corrosivo”, etc.

Planificación y Tipos de Mantenimiento

Factores Clave en un Plan de Mantenimiento

Se deben asegurar tres factores fundamentales en un plan de mantenimiento integral de la instalación fotovoltaica:

1. Plan de vigilancia.
2. Mantenimiento preventivo.
3. Mantenimiento correctivo.

Definición de Mantenimiento

Mantenimiento Preventivo

Tiene por objeto prevenir el funcionamiento ineficiente de un sistema, manteniendo las condiciones óptimas que existían en su puesta en marcha inicial y minimizando el riesgo de aparición de averías.

Mantenimiento Correctivo

Engloba todas aquellas operaciones encaminadas a la reducción o eliminación de cualquier anomalía en el funcionamiento de la instalación detectada en el plan de vigilancia o durante el mantenimiento preventivo.