Cálculos

4.2 Cálculos

El apartado de cálculos en el contexto del emplazamiento y viabilidad de instalaciones solares constituye una fase fundamental para determinar la factibilidad técnica y económica de una propuesta de instalación solar. Estos cálculos permiten evaluar si las condiciones del lugar seleccionado son aptas para la implementación del sistema, así como estimar su rendimiento, coste y retorno de inversión. La precisión en estos cálculos es crucial para evitar errores que puedan derivar en inversiones ineficientes o en fallos operativos futuros.

En esta sección, se abordarán los principales tipos de cálculos que deben realizarse en la fase de estudio de viabilidad, incluyendo análisis de recursos solares, dimensionamiento de componentes, evaluación de pérdidas, análisis económico y consideraciones estructurales. Se enfatizará en la metodología sistemática y en el uso de herramientas y datos confiables para obtener resultados precisos y representativos.

1. Cálculo del recurso solar

El primer paso en los cálculos es determinar el potencial solar del emplazamiento. Esto implica cuantificar la radiación solar incidente sobre la superficie destinada a la instalación durante un período determinado (generalmente anual). La radiación solar se expresa en kWh/m²/día o kWh/m²/año, y su estimación requiere datos precisos provenientes de bases de datos satelitales o estaciones meteorológicas.

Para ello, se emplean mapas solares, modelos de simulación y bases de datos nacionales e internacionales que ofrecen valores promedio para diferentes ubicaciones geográficas. La fórmula básica para calcular la energía total recibida en un día es:

E = G * A * T

donde:

• E: Energía total recibida (kWh)
• G: Irradiancia global en superficie (kWh/m²)
• A: Área de captación (m²)
• T: Tiempo de exposición (horas)

Este cálculo permite estimar la cantidad de energía que puede captar la instalación en condiciones ideales, sirviendo como base para posteriores análisis.

2. Cálculo del rendimiento del sistema

El rendimiento global del sistema fotovoltaico o térmico depende de múltiples factores, incluyendo las pérdidas inherentes a los componentes, las condiciones ambientales y las características específicas del emplazamiento. El cálculo del rendimiento global se realiza mediante la siguiente relación:

&eta_{total} = \eta_{celulas} * \eta_{otros componentes} * \eta_{sistema}

donde cada término representa la eficiencia individual del componente o proceso:

• \(\eta_{celulas}\): eficiencia de los paneles solares fotovoltaicos o captadores térmicos.
• \(\eta_{otros componentes}\): eficiencia de inversores, reguladores, bombas, etc.
• \(\eta_{sistema}\): pérdidas por sombreamiento, suciedad, inclinación y orientación.

Para calcular la energía útil generada por el sistema en un período determinado, se multiplica la radiación solar incidente por el área efectiva y por el rendimiento global:

E_{útil} = G * A * \eta_{total} * T

3. Cálculo de pérdidas y derivas

Las pérdidas en una instalación solar son inevitables y deben cuantificarse para ajustar las expectativas de producción energética. Entre ellas destacan:

• Pérdidas por sombreamiento: ocasionadas por obstáculos cercanos o estructuras que proyectan sombra sobre los captadores.
• Pérdidas por suciedad y polvo: que reducen la eficiencia al disminuir la transmisión solar.
• Pérdidas por inclinación y orientación inadecuadas: que no optimizan la captación solar.
• Pérdidas eléctricas: debidas a resistencias en cableados y componentes electrónicos.

Para cada tipo, se emplean coeficientes o porcentajes estimados basados en datos experimentales o estándares técnicos. La suma total de pérdidas permite ajustar las predicciones energéticas con mayor realismo.

4. Cálculo económico y análisis coste-beneficio

Más allá del análisis técnico, los cálculos económicos determinan la viabilidad financiera del proyecto. Incluyen:

• Cálculo del coste total de inversión: considerando adquisición e instalación de componentes, permisos, estructura y puesta en marcha.
• Cálculo del coste nivelado de energía (LCOE): que refleja el coste medio por kWh producido durante toda la vida útil del sistema:

LCOE = \frac{C_{total}}{E_{total}}\end{code>