25 octubre 2023
Maximizando la generación de energía fotovoltaica en entornos urbanos
En el mundo actual, la sostenibilidad es una prioridad indiscutible. Los sistemas fotovoltaicos desempeñan un papel esencial en este escenario, pero, a menudo, las condiciones ideales de inclinación y orientación son difíciles de lograr en aplicaciones urbanas. Una reciente investigación del grupo de investigación en el que nuestro equipo ha colaborado de la mano de la Universidad de Oviedo, ha revelado cómo optimizar la generación de energía fotovoltaica en posiciones no ideales, abriendo nuevas oportunidades para la energía renovable en nuestras ciudades.
Análisis de Pérdidas de Energía
El estudio, titulado «Análisis de los Ángulos de Inclinación y Azimut de Sistemas Fotovoltaicos en Posiciones No Ideales para Aplicaciones Urbanas», se centra en dos aspectos clave. En primer lugar, evalúa las pérdidas de energía resultantes de las desviaciones en el ángulo de inclinación (𝛽) y la orientación (𝛾) de las instalaciones fotovoltaicas en comparación con la posición ideal. Utilizando el principio de Cavaleri y considerando las condiciones locales de cielos nublados, el estudio examinó diez ciudades en el hemisferio norte. Sorprendentemente, se encontró que los ángulos de inclinación y azimut no ideales aún pueden resultar en niveles aceptables de generación de energía eléctrica.
Por ejemplo, un sistema fotovoltaico orientado hacia el sur (𝛾 = 0◦) con desviaciones de 𝛽 de hasta 10 (◦) con respecto al ángulo de inclinación óptimo tuvo una influencia mínima en las pérdidas de energía, que oscilaron entre el 5% y el 20% para desviaciones mayores.
Techos Urbanos: Maximizando la Eficiencia
La segunda parte del estudio aborda una aplicación práctica crucial. Explora la distribución óptima de módulos fotovoltaicos en techos planos con formas irregulares de edificios urbanos, con el objetivo de maximizar la generación de energía. Este problema de ingeniería complejo implica numerosas variables, como área del techo, forma, dimensiones de los módulos, posicionamiento y más. El objetivo del estudio es brindar asistencia en la toma de decisiones en este contexto intrincado.
La investigación presenta un algoritmo de empaquetado desarrollado en Mathematica™, que tiene en cuenta sombras y distancias de mantenimiento para maximizar el área de generación de energía de los sistemas fotovoltaicos en estos techos especiales.
Influencia del Ángulo de Inclinación en la Generación de Energía
Esencialmente, el estudio destaca la influencia de 𝛽 en la capacidad potencial de los sistemas fotovoltaicos. Sorprendentemente, una disminución en el ángulo de inclinación óptimo puede conducir a un aumento sustancial en la generación de energía. Por ejemplo, en Almería, se observó un aumento del 24% en la producción de energía cuando el ángulo de inclinación disminuyó de 30.3 (◦) a 14 (◦).
Respuestas a Preguntas Prácticas
Estos hallazgos tienen implicaciones significativas para la toma de decisiones prácticas en la instalación de sistemas fotovoltaicos en entornos urbanos. Abordan preguntas críticas: ¿Cuántos módulos fotovoltaicos se requieren? ¿Cuál es la posición óptima para estos módulos? ¿Cuál es la orientación que dará los mejores resultados? Ahora, los instaladores y las partes interesadas en la industria fotovoltaica tienen acceso a información valiosa que puede impulsar soluciones energéticas más eficientes y sostenibles en entornos urbanos.
Este estudio allana el camino para la innovación en la integración de energía renovable en áreas urbanas, ofreciendo una nueva perspectiva sobre el potencial de los sistemas fotovoltaicos, incluso en condiciones no ideales.
