PVGIS y el cálculo online de la producción solar

Para el cálculo de la producción de energía de una instalación fotovoltaica existen varias aplicaciones, pero probablemente la más empleada por el sector sea el PVGIS (Photovoltaic Geographical Information System). Se trata de una calculadora online gratuita que ayuda al usuario a obtener información sobre la capacidad de producción de un sistema de energía solar fotovoltaica tanto en plantas en suelo como en tejados, y considerando múltiples factores como la ubicación, la inclinación de los paneles e incluso la tecnología empleada. En este artículo vamos a conocer algunos detalles de su funcionamiento básico.

¿Cómo se calcula la producción de una instalación fotovoltaica? 

Para dimensionar el tamaño de un proyecto de autoconsumo, el primer paso es conocer la demanda energética a satisfacer. Si ponemos como ejemplo uno en el ámbito residencial, el primer paso será sumar el consumo energético de cada uno de los electrodomésticos, multiplicando su potencia (W) por el tiempo (t) que están en funcionamiento (Wh).

Nevera, horno, cocina eléctrica o televisión, son solo algunos de los ejemplos de aparatos/electrodomésticos que suelen estar en funcionamiento en un hogar un número determinado de horas. La demanda total (Wh) se determinará como el sumatorio de la potencia de cada uno por el tiempo que está en funcionamiento. Esto dará un aproximado de los Wh que el hogar consume en un día, una semana o un mes, por ejemplo.

Este dato servirá como primer diseño orientativo del tamaño del proyecto, que ayudará también a tener un cálculo aproximado del coste de la instalación. La segunda parte de la ecuación la resuelve el PVGIS; nos referimos al cálculo de la producción energética.

¿Qué es el PVGIS? 

Esta calculadora gratuita permite conocer la producción energética de un sistema a partir de factores como la orientación de los paneles, su eficiencia, inclinación, etc. Además, ayuda a optimizar este proceso indicando los grados de inclinación y la orientación ideales en función de la ubicación si éstos no se conocen de antemano, para maximizar la producción energética.

Imagen 1. Interfaz del PVGIS. Fuente: https://re.jrc.ec.europa.eu/pvg_tools/en/

El cálculo solar, paso a paso 

El primer paso para conocer la cantidad de energía que una instalación solar es capaz de aportar es seleccionar el tipo de instalación, conectada o no a la red, con o sin seguidores solares, y obtener los datos mensuales y horarios de radiación solar.

En el mapa interactivo se puede escoger la ubicación que se desea evaluar para la implementación del proyecto solar, o bien se pueden introducir las coordenadas exactas. En función de ella, PVGIS accede a una base de datos u otra para obtener los datos de radiación solar que incide en ese lugar. En el caso de Europa, la base que emplea se llama PVGIS-SARAH2.

A continuación, se selecciona la tecnología de los paneles solares, que puede ser silicio cristalino (actuales), o incluso indicar que se desconoce. Tras ello, se introduce la potencia pico de la instalación (kWp) y el porcentaje de pérdidas (%).

Después, llega el turno del sistema de montaje. En el caso de ser fijo (lo habitual en proyectos de autoconsumo), se debe especificar si los paneles están sobre el tejado, anclados, o sobre estructuras (posición libre). Una vez indicado, se escoge el ángulo de inclinación de los módulos y la orientación (manualmente o indicando al programa que se calcule de forma automática).

Esta última es una de las mayores características y ventajas del simulador, la ayuda para encontrar la orientación e inclinación ideal. Por lo tanto, si se desconocen, se pueden obtener los resultados tras haber introducido los datos hasta ahora mencionados. Veámoslo con un ejemplo de una instalación cerca de la ciudad de Cuenca:

Imagen 2. Resultados de producción mes a mes de una instalación de 6 kW en Cuenca. Fuente: PVGIS.

Para ella, PVGIS recomienda que el ángulo de inclinación sea de 36º, con una orientación de -3º, ligeramente hacia el sureste, habiendo considerado un proyecto fijo de 6 kW de potencia instalada, sin saber la inclinación/orientación ideales.

La producción energética que calcula la herramienta muestra la cantidad de kWh que podría producirse en cada mes, donde se distingue que en los meses de Marzo a Septiembre, con una mayor cantidad de horas de luz natural, la instalación generará más energía que en los meses restantes.

Efecto de la fijación 

Otra de las particularidades de PVGIS es que tiene en cuenta el factor de refrigeración natural en los paneles. Es decir, la producción energética que calcula el sistema es mayor cuando los paneles están ubicados en “Posición libre” sobre el tejado. Al tener la capa posterior en contacto con el aire, la refrigeración permite a los paneles trabajar a temperaturas más suaves, especialmente en verano, lo que aumenta su producción de energía.

PVGIS considera esto y permite seleccionar si los paneles están anclados en un tejado o de manera libre. Veámoslo en la siguiente comparativa, para el mismo ejemplo de antes (paneles anclados en el tejado Vs sobre estructura);

Imagen 3. Comparativa de una instalación de 6 kW en Cuenca con paneles anclado al tejado o libres. Fuente: PVGIS

Cabe destacar que PVGIS permite descargar todos los datos en formato .csv y como presentación, para cualquier simulación que se realice.

Efecto de las sombras 

Para añadir aún más exactitud a la simuladora, PVGIS cuenta con una opción para añadir las sombras y su efecto sobre la instalación, que está por defecto activada y se denomina “Horizonte calculado”. En caso de que el usuario tenga las sombras obtenidas a partir de otros datos u otras aplicaciones, se pueden incluir en la simulación de PVGIS.

Este es el funcionamiento básico de la herramienta más empleada en el sector solar para conocer la producción energética de una instalación. La aparición de este tipo de softwares gratuitos ha ayudado en gran medida al crecimiento del sector, y se espera que en los próximos años se perfeccionen y aparezcan nuevas aplicaciones.