Un primer aspecto a tener en cuenta a la hora de definir el espacio de la estructura de los paneles solares es estudiar la propia morfología de la cubierta y su emplazamiento respecto a lo que haya en su entorno. Si la cubierta se encuentra a una cota inferior respecto a los edificios que hay a su alrededor, posiblemente se formen sombras sobre la misma durante todo el años por la proyección de los otros edificios.
Esto puede ser por los propios edificios adyacentes o por otros elementos: árboles, antenas de comunicación, chimeneas, etc. Por tanto, un primer paso para determinar el espacio disponible para colocar las estructuras de los paneles será proceder a un estudio de sombras sobre la cubierta.
Un buen criterio de elección de espacio disponible será dejar libre de sombras toda la instalación fotovoltaica al menos durante las 4 horas centrales del día, tanto en invierno como en verano, donde obtendremos el mayor aprovechamiento energético. Siendo así, se considera la situación más desfavorable, es decir, aquella donde el sol se encuentra con la menor inclinación posible.
Esto será en invierno. Si garantizamos que en ese espacio está libre de sombras durante las horas centrales del día, el resto del año tampoco los habrá. El resto de tiempo, se traducirá en pérdidas por sombreado. Estos valores serán más bajos ya que la irradiancia es mucho menor fuera de las 4 horas centrales.
Si a pesar de ello, queremos obtener el mayor aprovechamiento energético, se podrá evitar dicha situación, en la mayor medida posible, colocando optimizadores en los paneles afectados y redistribuyendo las conexiones entre paneles para que afecten las sombras a strings específicos agrupados por zonas de sombreado. Sin duda, será preciso estudiar si compensa la inversión realizada con el aprovechamiento que podamos obtener.
Espacio entre estructuras
Otro aspecto a tener en cuenta para determinar el espacio de nuestras estructuras solares será prever recorridos de mantenimiento. Será preciso dejar recorridos para que una persona pueda acceder a todos los paneles ya sean por cuestiones de mantenimiento o reparaciones.
Será importante también estudiar las pérdidas por orientación e inclinación para considerar cuál es la estructura más idónea para nuestra instalación y, por consiguiente, es espacio que ocupa. Según en la ubicación geográfica que nos encontramos, la orientación e inclinación adecuadas sería sur con una inclinación estática promedio anual alrededor de entre 25-35º. Todo lo que se aleje de ello se traducirá en pérdidas que habrá que valorar.
Muchas veces resulta difícil tener la orientación e inclinación óptimas ya que es preciso adaptarse a las formas que dispone nuestra cubierta. Construir estructuras especiales y a medida para contrarrestar estas desviaciones, generalmente encarecen considerablemente la inversión y se corre el riesgo de generar problemas de estabilidad si no se anclan adecuadamente.
Esta solución es muy utilizada no solo por lo comentado si no por cuestiones de impacto visual ya que se trata de un enfoque que pretende integrarse y respetar la forma del edificio. En muchos edificios y casas de obra nueva ya se considera su implantación desde origen, (integración arquitectónica) aprovechando sus características intrínsecas más allá como elemento que produce energía. Se valora fundamentalmente a la hora de diseñar su capacidad como elemento de protección y cerramiento.
La propia elección de la estructura para los paneles, será otra variable que determinará el espacio necesario. En el mercado fotovoltaico existe una amplia gama de estructuras con la finalidad de dar solución a la colocación de los paneles solares en función del tipo de cubierta o superficie a instalar, a saber: cubierta plana o inclinada, sobre terreno, sobre pared y cubiertas especiales (formas diferentes a las indicadas que requieren generalmente estructuras a medidas).
¿Que cubierta es la más recomendable?
La cubierta más sencilla y en la que más fácil calcular el espacio necesario será la cubierta inclinada. En ella, se puede aprovechar la propia forma y pendiente para colocar los paneles coplanares a la misma. Por tanto, el espacio necesario será técnicamente (será preciso considerar juntas de dilatación y el espacio ocupado por los presores entre paneles) el de los propios paneles a instalar.
Sobre cubiertas planas y terreno, si queremos aprovechar al máximo la irradiancia solar y por ende, la mayor producción de los paneles, será preciso inclinar los paneles para que estén lo más perpendiculares a los rayos de sol. Con ello, utilizaremos estructuras inclinadas que, al elevarse respecto al plano horizontal, generarán sombras proyectadas a lo largo del día.
Es importante calcular la distancia que puede alcanzar estas sombras, sobre todo, si tienes un conjunto de paneles distribuidos en varias filas. Mediante cálculos trigonométricos, podremos calcular la longitud que pueden alcanzar dichas sombras y con ello, determinar la separación entre hileras evitando la proyección de sombras entre ellas y consecuentemente, pérdidas de producción por sombreado.
Una vez más, consideraremos para los cálculos la peor situación, es decir, invierno donde la inclinación del sol es menor y, consecuentemente, la proyección de sombras es mayor. Para paneles colocados en fachadas y con cierta inclinación respecto al plano vertical, el procedimiento es similar pero en este caso se tendrá en cuenta con la mayor inclinación del sol (verano).
No se recomienda paneles coplanares al plano de fachada, salvo justificación, debido a las elevadas pérdidas de rendimiento. Una vez más, al trabajar con estructuras estáticas, el criterio de dejar libres de sombras nuestros paneles en las horas centrales, tanto en invierno como en verano, será un buen procedimiento.
A mayor inclinación de los paneles, mayor distancia de sombras proyectadas. Con este planteamiento, suele ocurrir que se pierde mucho espacio para colocar paneles. Una solución es reducir la inclinación a valores inferiores o al mínimo (se recomienda no bajar del 10º para facilitar la evacuación de partículas por gravedad).
La proyección de sombras será mucho menor permitiendo acortar la separación entre hileras y con ello, disponer de más espacio para colocar paneles. Será preciso valorar el beneficio de ganar espacio con las pérdidas de rendimiento por inclinación. Como hemos indicado anteriormente, si se dispone de espacio suficiente, estas pérdidas de rendimiento se podrán subsanar con la colocación adicional de más paneles respecto a los estrictamente necesarios.