Era del módulo dual: cómo elegir el ángulo de inclinación optimizado para sistemas de montaje fotovoltaicos

Con los continuos avances en la tecnología fotovoltaica, los módulos solares bifaciales están ganando rápidamente popularidad mundial debido a su mayor eficiencia de generación de electricidad. Según los últimos datos de BNEF (Bloomberg New Energy Finance), se espera que la cuota de mercado global de módulos bifaciales alcance el 35% en 2024, un aumento de 8 puntos porcentuales en comparación con 2023. En esta nueva era de aceleración de la penetración de módulos bifaciales, La optimización del ángulo de montaje para maximizar la generación de electricidad se ha convertido en un tema importante de atención en la industria.

I. La relación entre el mecanismo de generación de energía del módulo bifacial y el ángulo de inclinación de montaje

1. Principio de Generación de Energía Bifacial

A diferencia de los módulos monofaciales tradicionales, los módulos bifaciales pueden generar energía desde las superficies delantera y trasera, utilizando luz reflejada. La superficie frontal recibe directamente la radiación solar, mientras que la superficie trasera recoge principalmente la luz dispersada reflejada desde el suelo. Según datos de investigación de la Agencia Internacional de Energías Renovables (IRENA), en condiciones ideales, los módulos bifaciales pueden generar entre un 5 y un 30% más de energía que los módulos monofaciales.

2. Doble impacto del ángulo de inclinación en la eficiencia de la generación de energía

• Impacto en la superficie frontal: El ángulo de inclinación determina el ángulo con el que el módulo recibe la radiación solar directa.

• Impacto en la superficie trasera: El ángulo de inclinación afecta la trayectoria y la intensidad de la luz reflejada que llega a la superficie posterior del módulo.

Una investigación reciente publicada por el Laboratorio Nacional de Energías Renovables (NREL) de EE. UU. a principios de 2024 indica que el ángulo de inclinación óptimo para los módulos bifaciales suele ser entre 2 y 5 grados más alto que el de los módulos monofaciales tradicionales. Esto se debe a que un ángulo de inclinación mayor ayuda a aumentar la cantidad de luz reflejada que llega a la superficie trasera.

II. Factores clave que influyen en la selección del ángulo de inclinación de montaje

1. Factores geográficos

• Latitud: Afecta directamente el ángulo de entrada de la luz solar.

• Condiciones climáticas: Las áreas con lluvia o nieve frecuentes requieren la consideración de ángulos de autolimpieza.

• Características topográficas: La presencia de obstrucciones cercanas puede afectar la exposición a la luz.

2. Reflectividad del suelo (Albedo)

Según datos de la Asociación de la Industria Fotovoltaica de China:

• Superficie de hormigón: Albedo aproximadamente 0,25-0,35

• Pradera: Albedo aproximadamente 0,15-0,25

• Grava Blanca: El albedo puede alcanzar 0,40-0,50

• Suelo cubierto de nieve: El albedo puede alcanzar hasta 0,80

3. Densidad de instalación y espaciado de matrices

Un ángulo de inclinación mayor requiere un mayor espacio entre hileras para evitar la sombra, lo que implica equilibrar la eficiencia del uso del suelo y la eficiencia de la generación de electricidad. Las prácticas actuales de la industria recomiendan un factor de espaciado de 1,8 a 2,2 veces la altura de la hilera para sistemas montados en el suelo.

III. Ángulo de inclinación óptimo para diferentes escenarios de aplicación

1. Grandes centrales eléctricas montadas en tierra

Basado en datos globales del primer trimestre de 2024:

• Áreas de baja latitud (0-30°): Ángulo de inclinación recomendado de 15-25°

• Áreas de latitud media (30-45°): Ángulo de inclinación recomendado de 25-35°

• Áreas de alta latitud (>45°): Ángulo de inclinación recomendado de 35-45°

2. Proyectos de azoteas comerciales e industriales

Debido a las limitaciones de espacio en el techo, se debe lograr un equilibrio entre la eficiencia de generación de energía y la densidad de instalación:

• Techos planos: Ángulo de inclinación recomendado de 10-15°

• Techos inclinados: Siga la pendiente del techo, con un ligero ajuste de 5-10° si es necesario.

3. Proyectos agrovoltaicos

Los sistemas agrovoltaicos también deben considerar los requisitos de crecimiento de los cultivos:

• Cultivos generales: Ángulo de inclinación recomendado de 23-28°

• Cultivos altos: El ángulo de inclinación se puede aumentar a 30-35°.

IV. Tecnologías y soluciones innovadoras

1. Sistemas de optimización inteligentes

A principios de 2024, varias empresas líderes lanzaron sistemas basados ​​en aprendizaje automático para optimizar los ángulos de montaje:

• Monitoreo en tiempo real de datos de generación de energía.

• Ajustes dinámicos basados ​​en las condiciones climáticas.

• Alertas de mantenimiento predictivo

2. Aplicación de nuevos materiales

El uso de materiales compuestos de fibra de carbono en los sistemas de montaje permite mayores ángulos de inclinación:

• Reducción de peso en un 30-40%

• Aumento de fuerza en un 20-25%

• Vida útil extendida de 5 a 8 años

3. Tecnología de seguimiento inteligente

Están surgiendo sistemas de seguimiento de un solo eje combinados con módulos bifaciales:

• Las ganancias en generación de energía pueden superar el 35%

• El período de recuperación de la inversión inicial se redujo a 4-5 años.

• Los costos de mantenimiento son aproximadamente un 15% más altos que los sistemas de montaje fijo.

V. Análisis de beneficios económicos

1. Comparación del rendimiento de la inversión

Tomando como ejemplo una central eléctrica montada en tierra de 100 MW (según los últimos datos de costos en 2024):

• Módulos Monofaciales Tradicionales + Sistema de Montaje Fijo: Período de recuperación de 6-7 años

• Módulos bifaciales + Sistema de montaje con inclinación fija optimizado: Período de recuperación de 5-6 años

• Módulos Bifaciales + Sistema de Seguimiento Inteligente: Período de recuperación de 4-5 años

2. Análisis de ingresos a largo plazo (ciclo de vida de 20 años)

• Aumento de la generación de energía: 15-25%

• Aumento de la Tasa Interna de Retorno (TIR): 2-3 puntos porcentuales

• Reducción del costo nivelado de energía (LCOE): 0,05-0,08 RMB/kWh

VI. Recomendaciones de instalación y mantenimiento

1. Estándares de instalación

• Respete estrictamente los ángulos de inclinación diseñados

• Garantizar la estabilidad general del sistema de montaje.

• Deje espacio para ajustes de ángulo

2. Puntos clave del mantenimiento diario

• Compruebe periódicamente si hay alguna desviación del ángulo de inclinación previsto.

• Monitorear los cambios en la reflectividad del suelo.

• Limpie la superficie del módulo rápidamente

VII. Tendencias de desarrollo futuras

1. Direcciones de innovación tecnológica

• Adopción generalizada de sistemas de optimización asistidos por IA

• Aplicación ampliada de nuevos materiales.

• Mayores niveles de automatización e inteligencia.

2. Previsión del mercado

Según el último informe de PVTECH:

• La cuota de mercado de los módulos bifaciales superará el 45% en 2025

• Los sistemas de montaje inteligentes penetrarán el 30% del mercado

• Los costos del sistema de montaje disminuirán entre un 15 y un 20 %.

Conclusión y recomendaciones

En la era de los módulos bifaciales, la optimización del ángulo de inclinación de los sistemas de montaje está directamente relacionada con la rentabilidad general de las centrales eléctricas. Se recomienda que los inversores y desarrolladores:

• Fase previa al proyecto:

• Evaluar minuciosamente las condiciones del sitio

• Realizar un diseño profesional.

• Seleccione productos confiables

• Fase de construcción:

• Garantizar un estricto control de calidad de la instalación.

• Implementar supervisión de proceso completo

• Realizar depuración y verificación.

• Fase operativa:

• Supervise y optimice continuamente el rendimiento

• Realizar mantenimiento oportuno

• Evaluar periódicamente los beneficios

Con los avances en la tecnología y la madurez del mercado, el desarrollo de sistemas de montaje compatibles con módulos bifaciales seguirá acelerándose, aportando nuevos impulsores de crecimiento a la industria fotovoltaica. Elegir el ángulo de inclinación de montaje óptimo no sólo mejorará la eficiencia de la generación de energía sino que también garantizará el funcionamiento estable a largo plazo de todo el sistema fotovoltaico.