Los ángulos de inclinación bajos son ideales para regiones con gran demanda de carga en verano

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Un grupo de científicos del Instituto Indio de Tecnología de Kharagpur ha desarrollado un novedoso modelo de ángulos óptimos de instalación fotovoltaica en regiones con gran demanda de carga en verano como la India y ha descubierto que los ángulos de inclinación bajos ofrecen una serie de ventajas.

“El estudio sugiere que la instalación de paneles solares fotovoltaicos con ángulos de inclinación más bajos puede aumentar significativamente la generación de electricidad durante los meses de verano de gran demanda en la India, hasta un 8% más que la inclinación óptima”, declaró a pv magazine el autor correspondiente de la investigación, Saikat Ghosh. “Los resultados indican que las inclinaciones fotovoltaicas más bajas son adecuadas para la India, lo que conduce a una mayor generación durante el verano y mitiga potencialmente las crisis de electricidad, carbón y agua”.

Según Ghosh, la metodología propuesta también es adecuada para países de latitudes similares, tanto en el hemisferio norte como en el sur, sobre todo si la demanda de carga en verano es mayor que en invierno debido al mayor uso de aparatos de aire acondicionado.

“Todos los veranos, India sufre una crisis eléctrica debido al aumento de la carga de aire acondicionado”, explica Ghosh. “Las inclinaciones fotovoltaicas más bajas no sólo aumentan la generación en verano, sino que también reducen los requisitos de separación entre hileras, lo que permite instalar más paneles fotovoltaicos en menos superficie. He visto que los instaladores suelen desperdiciar mucho espacio instalando sistemas fotovoltaicos con una inclinación alta, lo que requiere una mayor distancia entre hileras y reduce la generación cuando el país se enfrenta a una crisis eléctrica. Por eso, un enfoque de menor inclinación puede ayudar a alinear la generación fotovoltaica con el patrón de demanda de electricidad”.

En el estudio “Maximizing PV generation with lower tilt angles to meet high summer electricity demand on the Indian electricity grid (Maximizar la generación fotovoltaica con ángulos de inclinación más bajos para satisfacer la alta demanda de electricidad de verano en la red eléctrica de la India) publicado en Energy for Sustainable Development, Ghosh y sus colegas explican que en los sistemas fotovoltaicos desplegados en regiones de latitud baja o media con gran demanda de carga en verano, como la India, los ángulos de título suelen ser iguales al ángulo de latitud de la región para conseguir el mayor rendimiento de generación de energía solar.

“Sin embargo, esta orientación, si bien maximiza la irradiancia solar que incide sobre el plano fotovoltaico del conjunto (POA, por sus iniciales en inglés) durante el invierno, reduce relativamente la irradiancia del POA en verano, lo que se traduce en una generación de electricidad relativamente menor a partir del sistema fotovoltaico de inclinación fija en el momento en que la India experimenta su pico de demanda de electricidad”, explicaron. “Una menor inclinación fotovoltaica puede aumentar el índice de cobertura del suelo (GCR) de la planta y la densidad de potencia, lo que se traduce en mayores beneficios económicos”.

El equipo realizó una serie de simulaciones y analizó el rendimiento de un sistema fotovoltaico modelo de 100 kW en cuatro localidades indias: Chandigarh, Bhadla, Calcuta y Kurnool. Se utilizaron datos sobre recursos solares de la Base de Datos Nacional de Radiación Solar del Laboratorio Nacional de Energías Renovables (NSRDB-NREL) y datos del mercado energético de la plataforma de comercio de energía de la India, Indian Energy Exchange Limited (IEX). También utilizó el System Advisor Model (SAM) para modelar el rendimiento energético horario y PVsyst para evaluar el impacto del sombreado entre hileras.

El análisis demostró que los sistemas fotovoltaicos desplegados con un ángulo de inclinación bajo pueden lograr una mayor generación de energía solar durante el verano. “Por ejemplo, con una inclinación fotovoltaica de 10 grados en abril, la generación con respecto a la inclinación de la latitud es superior en un 0,2 % en Chandigarh, mientras que es superior en un 1 % en los otros tres emplazamientos”, destacaron los académicos, señalando que la generación de energía fotovoltaica también era superior a primera hora de la mañana y a última hora de la tarde. “La mejora del rendimiento es menor a principios de abril, cuando la demanda de energía es relativamente moderada”.

También descubrieron que un ángulo de inclinación de 10 grados también aumentaba la generación de energía en un 5,9 %, 6 %, 4,1 % y 2,4 % en Chandigarh, Bhadla, Calcuta y Kurnool, respectivamente, en comparación con el ángulo de inclinación de la latitud en mayo. “En junio, el aumento es del 7,8 %, 8,5 %, 5,4 % y 3 %; en julio, del 6,7 %, 7,2 %, 4,6 % y 2,6 %, y en agosto, del 3 %, 3,3 %, 2,4 % y 1,4 % en los mismos lugares”, añadieron.

Los científicos también explicaron que, aunque los sistemas fotovoltaicos con ángulos de inclinación bajos pueden no alcanzar el máximo rendimiento energético o el menor costo nivelado de la energía (LCOE), pueden reducir la dependencia de la costosa electricidad de la red durante los periodos de alta demanda.

“Además, los ángulos de inclinación más bajos permitirían una mayor densidad de módulos fotovoltaicos en un sistema fotovoltaico de inclinación fija, por lo que el GCR de la planta y la densidad de potencia pueden aumentar en torno a un 40-50 %”, concluyen. “En el estudio, se ha demostrado que, aunque la inclinación fotovoltaica igual al ángulo de latitud conduce al LCOE más bajo, como la inclinación fotovoltaica más baja permite un GCR más alto, las inclinaciones más bajas son económicamente más beneficiosas”.

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