La industria de la energía solar se enfrenta a diversos desafíos, como guerras comerciales, políticas nacionales, condiciones de conexión a la red eléctrica, entre otros. Los instaladores y propietarios de plantas se preocupan por la rentabilidad de las centrales fotovoltaicas, los fabricantes de productos solares están inquietos por la falta de políticas favorables y los fabricantes de infraestructuras de red temen cumplir con los estándares técnicos. En definitiva, la cuestión fundamental radica en si la producción de energía de las centrales fotovoltaicas puede satisfacer las demandas operativas y de rentabilidad, y cómo generar más electricidad.
Los expertos del sector señalan que la generación actual de energía solar requiere abordar múltiples problemas, como la monitorización meteorológica en tiempo real, la detección de carga para la generación de energía distribuida y centralizada, el almacenamiento de energía, el desarrollo de inversores inteligentes de próxima generación, la monitorización y el control integral de la calidad de la energía, así como la gestión en ingeniería, diseño, operación y mantenimiento.
Este artículo analiza brevemente los factores que afectan a la generación de energía fotovoltaica desde las perspectivas de la calidad de la construcción, el diseño de optimización (por ejemplo, los ángulos de inclinación ideales) y los equipos como los módulos y las cajas de conexión.
1. Calidad de la construcción
Algunos instaladores, movidos por el afán de lucro, reducen indiscriminadamente los costes de construcción, lo que provoca problemas de calidad que pueden ocasionar una pérdida de entre el 3 % y el 6 % en la generación de energía.
Chen Lei, gerente de la División de Generación de Energía Nueva del Instituto de Investigación Inteligente de State Grid, destacó en un foro que las empresas deben adoptar prácticas de gestión refinadas para evitar retrasos en los proyectos, seleccionar materiales apropiados y calificados para garantizar la calidad y realizar un mantenimiento y supervisión regulares para garantizar el correcto funcionamiento de las estaciones fotovoltaicas.
Para la instalación de sistemas fotovoltaicos integrados en edificios, se debe elaborar un plan de organización de la construcción y procedimientos de control de calidad. Asimismo, se deben formular los esquemas de construcción y las medidas de seguridad correspondientes, y realizar estudios de viabilidad cuando sea necesario.
2. Diseño de optimización
El objetivo de la optimización del sistema es maximizar la generación de energía mediante la evaluación de factores como la irradiancia solar, la reflectividad de la luz, la temperatura ambiente, las condiciones del viento y el rendimiento e interacción de los diversos componentes del sistema. La falta de un diseño optimizado en algunas plantas fotovoltaicas conlleva una reducción de la producción de energía.
Entre las consideraciones clave de diseño se incluyen:
Sombras: Las sombras afectan significativamente la eficiencia del sistema, provocan estrés térmico y reducen la vida útil de los módulos. Entre los tipos de sombras se incluyen los edificios circundantes, los árboles, el propio sistema fotovoltaico y las sombras temporales causadas por el polvo.
Orientación y ángulo de inclinación: Calcular el ángulo de inclinación óptimo es fundamental, ya que los sistemas conectados a la red y los sistemas aislados requieren diseños diferentes. En los sistemas conectados a la red, el ángulo de inclinación debe maximizar la producción de energía diaria promedio anual, mientras que en los sistemas aislados se puede priorizar la carga de verano o invierno.
Por ejemplo, en Nanjing:
Los sistemas conectados a la red eléctrica alcanzan la máxima producción de energía anual con un ángulo de inclinación de 25°, unos 7° menos que la latitud local.
Los sistemas aislados varían: para cargas de verano, el ángulo de inclinación óptimo es de 7°, muy por debajo de la latitud local; para cargas de invierno, es de 46°, mucho más alto que la latitud local; para cargas equilibradas, se recomienda un ángulo de inclinación de 42°.
3. Equipo
Entre los equipos clave que afectan a la generación de energía en las plantas fotovoltaicas se incluyen los módulos solares, las cajas de conexión, los inversores y la infraestructura de la red eléctrica.
Módulos solares
Durante la selección de módulos y la construcción del sistema, optimizar la compatibilidad y utilizar una combinación de células solares de grado A y grado B puede mejorar la eficiencia. Es fundamental garantizar la calidad de los módulos, considerando cuidadosamente factores como la latitud, el espectro, la temperatura, el sombreado, la ubicación y las condiciones de cableado, ya que todos ellos influyen en el rendimiento de los módulos.
Inversores
Los inversores son el único equipo, además de los módulos, que puede mejorar directamente la eficiencia de la generación de energía, potencialmente hasta en un 10 %. Antes de la instalación, State Grid recomienda realizar experimentos de simulación y centrarse en la reducción de costos mediante la producción en serie, en lugar de buscar únicamente la fabricación de bajo costo.
Conexión a la red
La conexión a la red eléctrica sigue siendo un reto importante para los sistemas de energía solar en China, que aún se encuentran en las primeras etapas de desarrollo. Las discrepancias entre el diseño de los sistemas y la red, junto con el problema de la absorción total por parte de la red, dificultan la eficiencia. Los expertos sugieren priorizar el consumo local de energía para reducir la carga de la red y construir infraestructura, como estaciones de carga para vehículos eléctricos, para disminuir los costos de transmisión.
Mediante una gestión integral de la calidad de la construcción, la optimización del sistema y la selección de equipos, la industria fotovoltaica puede mejorar la eficiencia de la generación de energía y satisfacer mejor los requisitos operativos y de rentabilidad.
