Qualsevol implantació d‟un sistema d‟energia solar fotovoltaica sostenible porta implícit l‟optimització dels recursos a utilitzar. Aquesta és la base del disseny i muntatge de les instal·lacions solars per optimitzar l'obtenció d'energia renovable.
Per aconseguir una conversió òptima d'energia solar òptima, és imprescindible el coneixement de la trajectòria solar, el perfil de les necessitats i dels condicionants de la ubicació dels panells solars. Tot això comporta determinar el grau d'inclinació i l'orientació dels panells solars en instal·lacions fixes per aconseguir el mínim cost de la nostra instal·lació fotovoltaica per quilowatt hora generat i treure el màxim profit de la nostra inversió.
Aspectes arquitectònics que afecten la instal·lació de plaques solars
Per qüestions d'adaptació arquitectònica, els mòduls solars d'una instal·lació d'autoconsum solen estar situats a les cobertes, encara que no sigui la zona més propera al sistema d'acumulació o comptadors d'energia.
Per qüestions de seguretat i dintegració arquitectònica, se sol determinar la coberta de les edificacions com a zona dubicació dels panells solars fotovoltaics.
La coberta és un element estructural de l'edificació del qual cal conèixer bàsicament quatre paràmetres. Aquests quatre punts condicionaran la disposició dels panells solars i els sistemes d'ancoratge al nostre sistema fotovoltaic:
-
la superfície disponible.
-
orientació de l'edifici.
-
la càrrega estructural que pot suportar.
-
incidència d'ombres que pot tenir.
Quina ha de ser la ubicació dels panells solars a un edifici?
La superfície disponible quedarà determinada per l'espai de la coberta on la propietat determini ubicar els panells fotovoltaics. Cal procurar que aquesta superfície sigui un espai de fàcil accés per a les operacions de manteniment, alhora que aquest espai haurà d'estar protegit d'actes vandàlics o de caiguda d'objectes.
Incidència d'ombres
Un aspecte que cal tenir en compte són les ombres que poden incidir sobre els mòduls fotovoltaics. Durant el dia les sobres varien de posició, però també varien durant les estacions de l'any.
A l'hivern, per exemple, la radiació solar viatja cap a la Terra en una adreça menys perpendicular a la superfície de la terra que a l'estiu, per la qual cosa les ombres són molt més allargades.
Les ombres produeixen una minva important de la producció dels panells solars, sobretot si es produeixen a les hores de màxima insolació.
A l'hora d'evitar possibles ombres sobre els panells fotovoltaics cal considerar:
-
Les ombres properes, que són objectes que tapen momentàniament la radiació directa del Sol.
-
Les ombres llunyanes, que són elements del paisatge que amaguen el Sol de la zona on s'ubica la instal·lació solar.
Quina és la millor orientació dels panells solars?
Per tenir un màxim aprofitament de la radiació solar convé orientar les plaques solars cap al sud si estem a l'hemisferi nord, i al nord si estem a l'hemisferi sud.
En orientar-les al sud o al nord així s'aconsegueix optimitzar el temps d'exposició a la radiació solar i l'angle d'incidència millorant la captació d'energia solar.
Quina és la millor inclinació dels panells solars?
La inclinació òptima dels panells fotovoltaics és la que la superfície del panell solar es troba en posició perpendicular a la radiació solar.
Tot i això, l'angle d'incidència de la radiació solar varia durant el dia i durant les diferents èpoques de l'any. Per aquesta raó, tret que instal·lem un seguidor solar, hem de buscar la inclinació de les plaques ideal per maximitzar la captació d'energia solar globalment durant tot l'any.
La inclinació ideal dels panells fotovoltaics depèn de la latitud on ens trobem, de l'època de l'any en què es vol utilitzar i de si disposa o no d'un grup electrogen propi.
Al gràfic anterior, la inclinació mitjana anual és de 40 graus.
De vegades no és possible assolir les condicions d'inclinació i orientació adequades. En aquest cas, caldrà avaluar les pèrdues de radiació incident degut als condicionants dubicació.
L'objectiu és aconseguir la màxima perpendicularitat del panell solar pel que fa a la radiació solar rebuda. D'aquesta manera l'energia obtinguda per les cèl·lules fotovoltaiques serà més gran.
Altres condicionants
No obstant això, hi ha condicionants que poden alterar aquesta premissa. A zones de muntanya on siguin freqüents les nevades serà important aprofitar les fortes pendents de la teulada que beneficiaran per una banda, pel seu angle d'inclinació propici per a l'hivern, i per l'altra, perquè permetran que caigui la neu i que no s'acumuli damunt dels panells solars.
Separació entre fileres de panells solars
La separació entre fileres de panells fotovoltaics ha de garantir la no superposició d'ombres entre les fileres de panells els mesos del solstici d'hivern/estiu.
Aquesta distància queda determinada per la següent expressió, en el cas de panells en disposició horitzontal (sobre un pla).
d = ( h / tanH) · cosA
En què:
-
d, és la distància mínima entre línies de panells.
-
h, és l'alçada de la línia de panells (en vertical, des del punt superior al terra).
-
tanH, és la tangent de l'alçada solar (angle) al mes més desfavorable a la nostra latitud.
-
cosA, és el cosinus de l'azimut solar al mes més desfavorable (desembre) a les 10 h solar.