La acumulación de polvo en módulos fotovoltaicos puede reducir su rendimiento hasta en un 80,4% después de 183 días sin lluvia.
El mejor ángulo de inclinación para mejorar el rendimiento de los módulos fotovoltaicos en zonas de alta acumulación de suciedad
Un grupo de científicos ha analizado durante un año el rendimiento de módulos fotovoltaicos (PV) en condiciones extremas de acumulación de polvo en Jeddah, Arabia Saudita. Este estudio, centrado en el impacto del polvo y el ángulo de inclinación de los módulos, ha identificado estrategias clave para optimizar la generación de energía solar en entornos desérticos. La investigación resalta la influencia de factores ambientales como la intensidad de la lluvia, las tormentas de arena, la acumulación de polvo y la cobertura de nubes en el rendimiento de los módulos fotovoltaicos.
El impacto del polvo en los módulos fotovoltaicos
La acumulación de polvo sobre los módulos fotovoltaicos puede reducir significativamente su rendimiento. En el caso de Jeddah, las pérdidas de potencia alcanzaron hasta el 80,4% en módulos con ángulos de inclinación de 0° después de 183 días sin lluvia. Este efecto se debe a la adhesión progresiva de partículas de polvo, especialmente en módulos planos donde el agua de lluvia no puede drenar fácilmente.
El estudio también demostró que la lluvia desempeña un papel crucial en la limpieza natural de los módulos. Lluvias intensas removieron eficazmente el polvo en módulos inclinados, mientras que precipitaciones menores a 1 mm/día favorecieron la formación de depósitos cementados, especialmente en módulos planos.
Ángulos de inclinación óptimos para rendimiento anual
La investigación evaluó módulos instalados en ángulos de 0°, 15°, 25°, 45°, 60°, 75° y 90°, y se monitoreó su rendimiento bajo diferentes condiciones climáticas:
- Ángulo de 25°: Este ángulo demostró ser el más eficiente durante todo el año. En períodos secos, logró mantener una potencia media de 4,28 W, mientras que la producción anual promedio fue de 4,76 W. Este rendimiento representa un 73% de la capacidad nominal, destacando su equilibrio entre reducción de acumulación de polvo y captación de irradiación solar.
- Ángulo de 45°: Durante los períodos de lluvia, este ángulo ofreció el mejor rendimiento, con una producción media de 6,05 W. La inclinación pronunciada favoreció la limpieza natural por el agua de lluvia.
- Otros ángulos: Los módulos con inclinaciones menores a 25° sufrieron mayores pérdidas por acumulación de polvo. Por ejemplo, los módulos planos (0°) experimentaron una reducción significativa de rendimiento (hasta un 50% de la capacidad nominal). Por otro lado, ángulos más pronunciados como 75° y 90° también mostraron menor rendimiento anual, ya que reducían la captación directa de irradiación solar.
Recomendaciones para sistemas solares en entornos desérticos
- Seleccionar el ángulo de inclinación adecuado: Un ángulo de 25° es ideal para zonas con largos períodos secos, mientras que un ángulo de 45° puede maximizar la eficiencia en estaciones lluviosas.
- Monitorear factores climáticos: La intensidad de la lluvia, las tormentas de arena y las condiciones de nubosidad deben ser consideradas al diseñar sistemas fotovoltaicos en desiertos.
- Incorporar estrategias de mantenimiento: Aunque la limpieza regular puede no ser factible, es crucial implementar sistemas de monitoreo para identificar períodos críticos de acumulación de polvo.
El diseño de sistemas fotovoltaicos en entornos desérticos debe equilibrar la eficiencia energética con las limitaciones impuestas por las condiciones ambientales. Este estudio demuestra que la inclinación óptima de los módulos varía con las estaciones y las condiciones climáticas, pero un ángulo de 25° asegura el mejor rendimiento anual en zonas de alta acumulación de polvo como Jeddah. Las estrategias basadas en estas observaciones pueden contribuir a aumentar la vida útil y eficiencia de las instalaciones solares en regiones áridas y semiáridas, promoviendo así un uso más sostenible de las energías renovables.
Más información: www.sciencedirect.com
