Estamos a las puertas del otoño y seguro que te preguntas ¿Cómo afectan las bajas temperaturas a tu instalación fotovoltaica?

Poco a poco se empieza a alejar el verano y se acercan el otoño y el invierno. Además, con las previsiones de un inverno cargado de condiciones extremas, surgen las dudas… “¿cómo afectarán las bajas temperaturas y las lluvias a mi instalación fotovoltaica?” “¿cómo debo dimensionar mi instalación para minimizar al máximo los efectos negativos del invierno?”. A nosotros también nos preocupan estas cuestiones y por ello dedicaremos este artículo a intentar buscarles respuesta.

De por sí, la tecnología tiene cierta afinidad a las bajas temperaturas, ya que estas le permiten funcionar en mejores condiciones facilitando la refrigeración de los circuitos que, por su propio funcionamiento tienden a calentarse y como ya vimos en anteriores entregas, esto afecta significativamente a su rendimiento. El problema es que estas bajas temperaturas no suelen venir solas y los elementos que lo acompañan, como la baja radiación solar, pocas horas de iluminación diarias, lluvias, nieve o granizo, pueden ser muy dañinas para nuestra instalación.

Baja producción

Como es bien sabido, según nos empezamos a alejar del verano y se va recorriendo la estación de otoño e invierno, los días comienzan a ser más cortos y las temperaturas más bajas. A pesar de que, como comprobamos en el artículo anterior, las instalaciones fotovoltaicas agradecen la llegada de este frio, las condiciones de la instalación hacen que la producción energética disminuya de forma muy notable.

A continuación, se ha llevado a cabo la comparativa de producción del mismo inversor un día de alta producción en los meses de verano y un día de alta producción en los meses de invierno.

Además de un acorte significativo de los días, el invierno también suele venir acompañado de condiciones meteorológicas adversas que también afectan a su producción teniendo así, un aumento de días con bajo rendimiento. Esto hace que esta diferencia crezca exponencialmente:

La producción en los meses de inverno disminuye por debajo de la mitad de la energía producida durante el mes de verano alcanzando un 44% de está. Este dato puede ser fundamental durante el dimensionamiento de nuestra instalación.

Burst mode

A pesar de las malas condiciones y resultados siempre se pueden tomar ciertas medidas que mitiguen estos efectos buscando aprovechar al máximo la poca radiación que puede haber en un día nublado de invierno. Esto se puede conseguir según los diferentes elementos con los que se cuente en nuestra instalación FV. En este caso en concreto, un elemento diferenciador puede ser los microinversores de Enphase y su tecnología Burst Mode.

Esta consiste precisamente en eso, el aprovechamiento de la radiación existente en los momentos en los que es más baja de lo habitual (Salida y puesta de sol, momentos más nublados o incluso sombreados). Pero ¿Cómo funciona realmente el burst mode?

A diferencia de los inversores convencionales, que funcionan con la tecnología de string y la lógica MPPT (Maximun Power Point) basada en la búsqueda del punto entre tensión y corriente que garantiza una potencia máxima de entrada, los microinversores miden la tensión de salida del módulo en cada ciclo AC buscando el punto de máxima potencia de dicha tensión y en lugar de convertirla directamente a corriente alterna puede decidir almacenarla en unos condensadores si se considera que no es suficiente. Llegado el momento en el que, junto a la energía procedente del módulo y la almacenada en los condensadores, se cumple con unos mínimos, el microinversor la convierte en alterna. De esta forma, los microinversores son capaces de aprovechar la energía sobrante de las instalaciones fotovoltaicas y aumentan su rendimiento en los momentos de baja radiación.

A continuación, se realiza la comparativa de la producción de una matriz de microinversores y un inversor con tecnología de String:

Como se puede observar, los microinversores con tecnología MLPE, no solo comienzan a producir notablemente antes, sino que se mantienen prácticamente por encima en cuanto a producción durante todo el día llegando a ser bastante significativa su superioridad en algunos momentos. Para matizar la información mostrada en la gráfica y para poder realizar la comparación lo más justa posible, se han enfrentado la potencia producida en cada momento por ambos en función de la potencia pico instalada (kW/kWp).

¡¡La producción energética obtenida en un día malo de invierno por parte de la instalación Enphase con respecto a la tecnología MPPT es un 103% mayor!! Esto implica un gran aprovechamiento de la instalación por parte de los inversores y avala a la tecnología Burst mode.

Módulos

Como ya hemos comentado, en anteriores ocasiones, la tecnología de módulo, aunque puede pasar inadvertida, es un elemento muy importante a la hora de dimensionar tu instalación, ya que las ventajas de ciertas tecnologías frente a otras pueden suponer cambios mínimos a corto plazo, pero grandes ventajas con el paso del tiempo. Por ejemplo, los módulos bifaciales, como los que dispone la marca Trina, son una opción muy interesante para aprovechar al máximo la producción en situaciones de baja radiación.

Para poder comparar bien los efectos adversos de la climatología en las diferentes tecnologías de módulos se muestran a continuación, la producción de un módulo bifacial contra un halfcell durante los días que aconteció el temporal “Filomena” el mes de enero de 2021:

Los datos están analizados con respecto a la potencia pico del módulo para que puedan ser comparables entre sí.

Como se puede observar, los días previos a la nevada, el módulo bifacial obtiene una producción superior del 25% con respecto a la del halfcell. Una vez comienza la nevada, ambos módulos se equilibran produciendo prácticamente lo mismo hasta el día 9. Aunque gráficamente la diferencia de este día no sea muy notable, la superioridad del bifacial es del 12% con respecto del halfcell. Posteriormente, la tecnología bifacial vuelve a posicionarse claramente por delante del halfcell. Esto quiere decir que, aunque los valores de producción de ambas tecnologías eran bastante bajos, la bifacial ha obtenido unos mejores resultados ante la adversidad.

Elementos adversos en la climatología como nubes, lluvia o incluso nieve son aparentemente negativos para nuestra instalación, pero no es del todo cierto ya que, gracias a las lluvias o la nieve, podemos contar con una limpieza de módulos improvisada. Esta es más efectiva cuanto mayor inclinación tenga el módulo. Teniendo en cuenta que la inclinación óptima para la producción es aproximadamente 25º. En el caso de la nieve, la limpieza con la que se cuenta es todavía mayor ya que su densidad hace que deslice por el módulo provocando así una limpieza más exhaustiva.

Estructura

Con respecto a la estructura durante los meses de otoño, invierno e incluso primavera surgen siempre dudas con respecto a su estanqueidad y por lo tanto la probabilidad que la instalación de estas genere goteras o fugas en nuestra instalación.

Por lo general, las estructuras suelen venir preparadas para aislar los propios agujeros que generan con juntas de goma como la varilla roscada de Van der valk que se muestran a continuación:

Por supuesto que, las estructuras que son más capaces de asegurar la estanqueidad que tanto preocupa, son aquellas que no implican la perforación de la cubierta y, aunque no son compatibles para todo tipo de cubierta, para aquellas de chapa podemos aprovechar la siguiente estructura basada en microrailes adhesivos:

Estos microrailes cuentan con un potente adhesivo para anclarse a la chapa. Para ello, es necesario limpiar la zona de pega con un producto especial previamente y que la altura de las grecas no supere la del microrail. Gracias a este adhesivo, se evita la perforación y por lo tanto aseguran la estanqueidad al 100%.

Otra alternativa es el empleo de estructuras lastradas para cubiertas planas. Estos consisten en estructuras capaces de inclinar los módulos unos 10-15º mientras se sujetan a base de contrapesos como losas o baldosas de hormigón Este tipo de estructuras son muy recurridas cuando se trata de cubiertas planas o que no lleguen a superar los 5º de inclinación.

Cuando hablamos de la estructura en general, es altamente recomendable e incluso obligatorio, el empleo de un simulador previo que permita el cálculo de la estática teniendo en cuenta la velocidad del viento de la zona, la carga de nieve y otros elementos para garantizar la viabilidad y seguridad de la instalación en la ubicación y layout planteados. En el caso de estructuras con lastre, también se lleva a cabo el cálculo de la cantidad de lastre mínima necesaria.

Conclusiones

Como hemos podido observar, aunque pudiese parecer obvio, la caída de producción de una instalación entre el verano y el invierno es altamente considerable y por ello es necesario estar preparado para tenerlo en cuenta y contar con los mejores equipos para llevar a cabo una instalación.

Con respecto a la producción, en verano se produce un 129% de lo que se produce en invierno por lo que, en las épocas con menor radiación y condiciones adversas se pueden utilizar equipos que cuenten con tecnologías como el Burst mode, capaz de aprovechar estas producciones mínimas que al final marcan una gran diferencia.

Con respecto a los módulos, la tecnología a seleccionar es siempre importante y si se cuenta con una instalación con inclinación extra (No coplanar) se pueden plantear el uso de módulo bifaciales que pueden aumentar la producción tanto en los días de baja y alta radiación e incluso en climatología adversa como puede ser una nevada.

Por último, el uso de simuladores para el cálculo de estructuras es prácticamente indispensable para poder garantizar la viabilidad y seguridad de la planta, así como el cálculo de lastre en caso de ser una estructura coplanar.

¡Esperemos haber podido esclarecer las posibles dudas que tengáis ante las puertas del invierno que se avecina y nos veremos en próximas entregas!