Un grupo de investigadores dirigido por el Politécnico de Turín (Italia) ha investigado las orientaciones y los ángulos de inclinación óptimos para los sistemas fotovoltaicos utilizados en comunidades energéticas y ha descubierto que los conjuntos orientados este-oeste proporcionan mayores valores de energía compartida que las instalaciones orientadas al sur.
Se suele pensar que la orientación este-oeste es más adecuada para latitudes altas con baja radiación solar, ya que permite aprovechar la luz del sol en las primeras y últimas horas del día. Sin embargo, estos proyectos también pueden ser la solución ideal en lugares tropicales o en zonas con una superficie disponible limitada, como los tejados comerciales.
En primer lugar, la configuración este-oeste de los paneles solares produce una producción más estable y constante a lo largo del día en comparación con una instalación convencional orientada al sur. Además, reduce el pico de potencia central al mediodía y amplía la duración de la producción solar en las primeras y últimas horas del día, ya que los paneles solares empiezan a producir al amanecer y siguen produciendo hasta la puesta de sol. Esto hace que los sistemas sean preferidos por los operadores de red, ya que la energía se suministra de forma más uniforme a lo largo del día; pero también fomenta el autoconsumo residencial por la tarde, cuando los usuarios están más a menudo en casa.
Además, se evitan las sombras entre las filas de paneles solares. Por el contrario, las instalaciones con paneles solares orientados al sur producen sombras de las filas delanteras sobre las filas traseras. En tercer lugar, en las instalaciones orientadas este-oeste, la instalación más compacta de los paneles solares aumenta la densidad de producción de energía por m2. Esto resulta especialmente atractivo en tejados pequeños, donde este sistema permite hasta un 30% más de densidad por metro cuadrado.
Otro punto destacable es su mayor tolerancia al viento. Con un ángulo de inclinación de 15 grados y una configuración este-oeste, la presión del viento se reduce drásticamente en comparación con una configuración orientada al sur, mucho más vulnerable a los vientos del norte. Un aspecto derivado del punto anterior es que, debido a la menor exposición al viento, los sistemas solares este-oeste necesitan mucho menos contrapeso para fijar los paneles solares al tejado. Esto permite su instalación en tejados menos robustos, o en tejados con otras instalaciones.
En el documento “Shared energy in renewable energy communities: The benefits of east- and west-facing rooftop photovoltaic installations” (Energía compartida en comunidades de energías renovables: los beneficios de las instalaciones fotovoltaicas en tejados orientadas al este y al oeste), publicado en Energy Reports, el grupo de investigación italiano explicaba que el ángulo de inclinación de los paneles fotovoltaicos no suele tenerse en cuenta en la literatura científica sobre comunidades energéticas, y afirmaba que la novedad de su trabajo consistía en esbozar parámetros geométricos de los tejados sobre el sincronismo entre el perfil de generación y el de demanda para distintas orientaciones y ángulos de inclinación. También especificaron que su modelización se basaba en el supuesto de que los sistemas fotovoltaicos de la comunidad energética tienen la opción de vender el excedente de energía a la red en régimen de medición neta, y que la comunidad está formada por hogares que comparten el mismo punto de acoplamiento común.
Mediante un modelo de simulación Monte Carlo, el grupo analizó una comunidad energética de 60 usuarios que dependen de sistemas fotovoltaicos por un total de 150 kW, siendo las matrices propiedad de 30 usuarios. “Todos los resultados de las simulaciones se presentan con un intervalo de confianza del 95 %, lo que subraya la fiabilidad estadística de nuestras conclusiones”, afirman los académicos. “Además, bajo el supuesto de que los sistemas fotovoltaicos se alinean con la orientación del tejado en el que están instalados, todos los sistemas fotovoltaicos tienen la misma orientación y ángulo de inclinación”.
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El análisis demostró que, aunque la comunidad simulada que utiliza sistemas FV orientados al sur es capaz de alcanzar mayores rendimientos energéticos, la comunidad basada en matrices este-oeste ofrece la ventaja de mayores valores de energía compartida, lo que, según los científicos, depende de una mejor sincronía entre la demanda y la generación de energía FV durante las primeras horas de la mañana y las últimas de la tarde. “La energía autoconsumida virtualmente por la comunidad energética alcanza el valor más alto para la orientación FV hacia el sur a expensas de un pico de inyección más alto en la red”, explicaron además. “Este es un aspecto significativo en contextos en los que la energía compartida absoluta dentro de la comunidad energética está explícitamente incentivada, como en Italia”.
También señalaron, sin embargo, que sus conclusiones podrían no aplicarse a escenarios con alta penetración fotovoltaica sin sistemas de medición neta. “Nuestra investigación se limitó a un solo lugar. Aunque esta especificidad permite un análisis detallado, los resultados podrían verse influidos por variaciones en el rendimiento fotovoltaico de otras regiones”, advirtieron también. “Los resultados abogan por un enfoque más integrador en el diseño y la planificación de las comunidades energéticas. En lugar de un énfasis indebido en las instalaciones fotovoltaicas en tejados orientados al sur, debería considerarse una gama diversa de orientaciones e inclinaciones”.
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