Como estructura clave que sustenta los módulos fotovoltaicos, los soportes fotovoltaicos influyen directamente en la seguridad del sistema, la generación de energía y el rendimiento de la inversión:
1. Tipo y características del stent
Tipo de soporte Características estructurales Mejora en la generación de energía Escenarios aplicables Comparación de costos
Tipo fijo: El ángulo del componente permanece inalterado. Punto de referencia (0%): Para la mayoría de los casos, proyectos con alta sensibilidad al costo. Costo más bajo
Ángulo de inclinación ajustable, regulable manualmente (de forma estacional), aproximadamente del 5%, adecuado para centrales eléctricas de pequeña y mediana escala en zonas donde el mantenimiento manual resulta conveniente, bajo
Tipo de seguimiento de un solo eje: sigue el acimut solar a lo largo del eje horizontal. 15%-25%. Centrales solares terrestres de gran escala, zonas orientadas de este a oeste. De medio a alto
Tipo de seguimiento de doble eje Seguimiento omnidireccional de la posición solar 25%-40% Regiones de alta latitud, proyectos de alto valor El más elevado
2. Materiales principales y selección
Soporte de acero galvanizado por inmersión en caliente: alta resistencia, resistencia a la corrosión, vida útil de 25 años o más, el más utilizado, costo moderado.
Soporte de aleación de aluminio: peso ligero, aspecto estético, adecuado para cubiertas y aplicaciones de bajo peso, pero con un costo más elevado.
Soporte de material compuesto: como la fibra de carbono, ligero y de alta resistencia, pero costoso; se utiliza principalmente en aplicaciones especiales.
Soporte de plástico: bajo costo, buen aislamiento, pero resistencia limitada; adecuado únicamente para sistemas pequeños.
3. Elementos esenciales de diseño y cálculos
Cálculo de la carga de viento: Con base en la velocidad del viento local correspondiente a un período de retorno de 50 años, se calcula la distribución de la presión del viento y se determina la capacidad de resistencia al viento del soporte (por lo general ≥25 m/s).
Cálculo de la carga de nieve: Según el espesor y la densidad locales de la nieve, se dimensiona la capacidad portante del soporte (especialmente importante en las regiones septentrionales).
Diseño básico:
Esquema de cimentación por pilotes: pilote atornillado (adecuado para suelos blandos), pilote de hormigón in situ (adecuado para geología dura), con buena estabilidad.
Esquema de contrapeso: El contrapeso de bloques de hormigón, de construcción sencilla, es adecuado para zonas con baja capacidad portante del techo y del suelo.
Diseño de vanos: El soporte flexible puede alcanzar un gran vano de 18 a 60 m, aprovechando el espacio inferior para el cultivo agrícola y, de este modo, aumentando la eficiencia en el uso del suelo.
4. Aplicaciones especiales de escena
Soporte para tejado: Para cubiertas planas (tipo contrapeso), cubiertas inclinadas (tipo gancho) y cubiertas de chapa de acero coloreada (tipo abrazadera), es necesario tener en cuenta la impermeabilización y la capacidad de carga.
Soporte flotante sobre la superficie del agua: Utiliza flotadores de polietileno de alta densidad que se adaptan a las variaciones del nivel del agua, no ocupa terreno y es adecuado para lagos y embalses.
Soporte para invernaderos agrícolas: La altura suele ser de al menos 3 m, lo que cumple con los requisitos para la operación de maquinaria agrícola, permitiendo “la generación de energía por encima del invernadero y el cultivo por debajo del invernadero”.
Soporte específico para BIPV: integrado perfectamente con el edificio, que combina estética y funciones de generación de energía, con un radio de curvatura mínimo de 5 m.
Sugerencias de selección: Para plantas solares de gran escala instaladas en suelo, se debe dar prioridad al seguimiento de un solo eje (que ofrece la mejor relación costo‑rendimiento); para proyectos en cubiertas, conviene optar por estructuras de acero o aleación de aluminio, según la capacidad de carga; en regiones de alta latitud, puede considerarse el seguimiento de doble eje; y para proyectos fotovoltaicos agrícolas, se recomiendan soportes flexibles de gran luz.
IV. Módulos fotovoltaicos e inversores: el “corazón” y el “cerebro” del sistema fotovoltaico
Los módulos fotovoltaicos (PV) y los inversores son los equipos fundamentales de un sistema fotovoltaico, y su selección y adecuación determinan directamente el rendimiento y la vida útil del sistema.
1. Tipos de módulos fotovoltaicos y selección
Comparación de las rutas tecnológicas convencionales:
Ruta técnica Eficiencia de conversión Estado de producción en serie Coeficiente de temperatura Escenarios de aplicación
PERC (Célula trasera con emisor pasivado) 22%-24% Maduro, de bajo costo General Centrales eléctricas a gran escala instaladas en suelo
TOPCon (Contacto pasivado con óxido de túnel) 24%-26% Principal, 83% de la capacidad de producción Bueno Altas eficiencias en centrales eléctricas instaladas en suelo, distribuidas
HJT (Célula Solar de Heterounión) 25%-27% en crecimiento, alto costo Mejor (-0,25%/°C) Proyecto de alto valor añadido, entorno de baja luminosidad
XBC (célula de contacto trasero) más del 26%: mercado de gama alta, 20% de la capacidad. Buenas aplicaciones distribuidas y escenarios con altos requisitos estéticos.
Explicación detallada de los parámetros de los componentes:
Potencia máxima (Pmax): La potencia de salida máxima bajo condiciones estándar de prueba (STC). Para 2025, la potencia de los módulos convencionales alcanzará entre 550 y 670 W.
Voltaje en circuito abierto (Voc): El voltaje de un módulo cuando no hay carga, que influye en la selección del inversor y en el número de módulos conectados en serie.
Corriente de cortocircuito (Isc): La corriente de un componente en condiciones de cortocircuito, que determina el diseño de la protección del sistema.
Coeficiente de temperatura: porcentaje de disminución de la potencia por cada aumento de 1 °C en la temperatura; HJT presenta el valor más bajo (-0,25 %), mientras que PERC registra un valor superior (-0,38 %).
Eficiencia bifacial: la relación entre la capacidad de generación de energía en el lado posterior y la del lado frontal. Los módulos bifaciales de alta calidad pueden alcanzar una eficiencia bifacial del 85 % o superior, lo que puede incrementar la generación de energía en un 10 % a 15 %.
2. Selección y adaptación del inversor
Tipos de inversores y escenarios aplicables:
Tipo de inversor Topología Eficiencia Escenarios aplicables Ventajas
Inversor de string: Varios strings de módulos están conectados a un mismo inversor. 97%-99%. Fotovoltaica distribuida (≤1 MW). Alta precisión del MPPT, impacto mínimo ante fallas.
Inversor centralizado: Tras conectar en paralelo varias cadenas, se conecta a un inversor de alta potencia. Su eficiencia oscila entre el 96 % y el 98 %. Es adecuado para centrales solares de gran escala instaladas en suelo (10 MW o más). Ofrece bajo costo y un mantenimiento sencillo.
Inversor centralizado y distribuido “MPPT de cadena + inversor centralizado” 97%-99% Central eléctrica de gran tamaño instalada en suelo (1-10 MW) Equilibrio entre eficiencia y costo
Microinversor: Un inversor por cada módulo individual. 95%-97%. Zonas residenciales de alta gama con elevadas exigencias estéticas. Alta seguridad, sin efecto “cask”.
3. Principio de correspondencia entre componentes e inversores
Adecuación de la potencia: La potencia nominal del inversor debe ser igual o superior al 80 % de la potencia total de los componentes (para compensar las pérdidas) y no superar el 120 % (para evitar una carga ligera a largo plazo).
Adecuación de voltaje: El voltaje total de los componentes conectados en serie debe encontrarse dentro del rango de voltaje MPPT del inversor, generalmente entre el 60 % y el 90 % del voltaje nominal del inversor.
Emparejamiento actual: La suma de las corrientes de cortocircuito de los componentes debe ser ≤ a la corriente de entrada máxima del inversor, generalmente con un margen del 10%.
4. Optimización y configuración del sistema
Sobredimensionamiento del módulo: En zonas de alta irradiación, la potencia del módulo puede sobredimensionarse entre un 10 % y un 30 % en comparación con la del inversor, lo que mejora la eficiencia del sistema y reduce el costo por kilovatio-hora.
Configuración del MPPT: Al conectar varias cadenas, es recomendable unir las cadenas con orientación e inclinación similares al mismo MPPT para reducir las pérdidas por desajuste.
Gestión de la temperatura: El inversor debe instalarse en un lugar bien ventilado. Por cada aumento de 10 °C en la temperatura, su vida útil se reduce a la mitad y su eficiencia disminuye en un 1 %.
Recomendaciones de selección: Para centrales eléctricas a gran escala instaladas en suelo, opte por inversores centralizados combinados con módulos bifaciales de doble vidrio; para instalaciones en cubiertas industriales y comerciales, considere inversores de cadena junto con módulos monocristalinos de alta eficiencia; para sistemas residenciales, pueden considerarse microinversores asociados a módulos half-cut, lo que mejora la seguridad y el aspecto estético.