A la hora de decidir qué tipo de instalación fotovoltaica nos interesa más para nuestra empresa o para nuestro terreno, una de las cuestiones más comunes que hay que tener en cuenta es si preferimos un sistema de seguimiento solar a un eje o una estructura fija. ¿Cuál de los dos es mejor? En este post lo analizamos en profundidad.

Introducción tecnológica

Antes de profundizar en el tema principal del artículo, tenemos que tener unos conceptos básicos muy claros y saber diferenciar entre las instalaciones de seguimiento solar a un eje y las fijas.

Los sistemas de seguimiento solar a un eje (S1E) se encargan de inclinar los módulos pivotando sobre un sólo eje. Actualmente se utilizan los seguidores que pivotan sobre el eje norte-sur. Este sistema permite inclinar los paneles a primera y última hora del día para que se posicionen lo más perpendicular a la incidencia de los rayos solares y aprovechen al máximo la energía en esos momentos. Por contra, en las horas centrales del día, los paneles permanecerán horizontales y el sol deberá estar muy alto para que los rayos solares incidan sobre los módulos de manera perpendicular, en la que más energía aprovechan éstos.

Por el contrario, la estructura fija es más sencilla que la de seguimiento solar a un eje, y en cambio es mucho más robusta y sencilla de montar. Al ser un sistema fijo, no modulará la posición de los paneles para maximizar la perpendicularidad de los rayos.

Diferencias estacionales

Hay aspectos clave a tener en cuenta para comparar las producciones de una instalación fija frente a una con S1E, como el momento del año que estamos estudiando y el hemisferio en el que se encuentra la instalación. Pero todo se resume en la perpendicularidad con la que inciden los rayos solares sobre los módulos y cuántas horas de radiación hay a lo largo del día. Vamos a explicarlo:

Una vez efectuada la conexión y realizada la instalación, los paneles ya están expuestos a la radiación solar. Dependiendo del ángulo de incidencia de los rayos solares en los módulos (cuanto más perpendicular mejor), éstos aprovecharán más o menos la energía del sol y la producción de electricidad será mayor o menor. La mayor producción eléctrica, a igualdad de radiación solar, se dará con la mayor perpendicularidad de los rayos solares (90° sobre la superficie modular).

En este caso, se podría decir que el sistema de seguimiento a un eje tiene ventaja frente al fijo, ya que se va moviendo a la par que el sol para obtener el máximo rendimiento. Pero el movimiento solar se produce sobre dos ejes, frente al seguidor que sólo pivota sobre el eje norte-sur. Pero ¿cuánta ventaja y en qué momentos?

Para responder a esta pregunta debemos volver al momento en que se analizará la instalación. Si hablamos de instalaciones ubicadas en el hemisferio norte – donde estamos en Europa- el 21 de junio de cada año se produce el solsticio de verano, que es el momento en que el eje del hemisferio está más inclinado hacia el sol. El momento del solsticio de verano en el hemisferio norte coincide con el solsticio de invierno en el sur – momento en que el semieje está más menos inclinado – y viceversa. En el solsticio de verano, al tener una más adecuada inclinación de esta parte de la tierra con respecto del sol, la radiación será más perpendicular y, por tanto, el sol estará más alto a mediodía sobre el horizonte. Además en el momento del solsticio de verano hay más horas de sol, ya que las noches duran mucho menos. ¿Entonces qué celebramos en la noche de San Juan?

Recordemos que el seguimiento a un eje consta de una superficie plana paralela al suelo que pivota sobre su eje norte-sur; es decir, que se inclina mirando al este en el amanecer y al oeste en el atardecer. Por lo tanto, a mediodía está en una posición paralela al suelo. Plana, horizontal. Esto implica que la altura del sol tiene mucha afección en la producción. En el solsticio de verano, cuando el sol se encuentre en las horas centrales del día más alto, la incidencia de la radiación será más perpendicular y esto permitirá que se maximice la producción. Además, teniendo en cuenta la duración del día, sin duda se puede afirmar que esta época del año es la más favorable para los seguidores.

En cambio, en el solsticio de invierno, cuando el sol se encuentre en los momentos de menor altura, la producción del seguidor solar frente a las instalaciones fijas se encontrará penalizado.

Vamos a verlo con detenimiento:

Descripción de la instalación donde se hace la prueba

Para ello utilizaremos los registros de una instalación un tanto peculiar, que cuenta con varios inversores de string. Todos ellos tienen conectados unos campos generadores con S1E, excepto uno de ellos que tiene un campo con estructura fija. Comparamos dos de ellos:

• El inversor 3 tiene instalados 237,6kW con S1E.
• El inversor 7 tiene instalados 249,20kW fija.

Hay que recordar que ambos inversores pertenecen a la misma instalación, por lo que están en la misma ubicación. Es más, se han elegido los dos inversores más próximos entre sí.

Para que la diferencia de potencia modular conectada a cada inversor no distorsione la comparación, las gráficas se mostrarán expresadas en horas equivalentes, es decir, energía dividida entre potencia instalada (kWh/kWp=h_eq). Horas funcionando a máxima potencia.

Pero ahora hay que comparar estas horas equivalentes, tanto incrementales como acumuladas en fechas próximas a ambos solsticios:

¿Qué pasa en fechas cercanas al solsticio de verano?

El S1E (seguimiento a 1 eje) produce mucha más energía que la fija. Es lógico, al inclinarse hacia el este y oeste, la producción se inicia antes y finaliza después. Pero, además, en las horas centrales del día, debido a la verticalidad de los rayos solares, también ésta es superior frente a la de la estructura fija.

Si atendemos a los valores acumulados en los tres días analizados, la diferencia es bastante grande.

¿Qué pasa en fechas cercanas al solsticio de invierno?

Aquí la situación es muy distinta y el seguidor solar se ve penalizado por la poca altura que alcanza el sol en las horas centrales que la estructura fija sí es capaz de rentabilizar. Asimismo, la corta duración del día hace que el sol salga en un punto entre el este y el sur y, además, que se ponga en un punto entre el sur y el oeste, por lo que el seguidor no aprovechará esta inclinación en amaneceres y atardeceres en los puntos cardinales puros este y oeste.

El detalle del día 01/01/2022 es un ejemplo perfecto.

Conclusión

No se puede decir si es mejor una tecnología u otra sin analizar otros aspectos fundamentales como el CAPEX, el OPEX y los propios de las horas de la entrega de la energía como el apuntamiento fotovoltaico, algo que ya hicimos en un anterior vídeo para un caso de una instalación concreta, e incluso analizando la posibilidad de instalar módulos bifaciales.