Investigadores de la Universidad Politécnica de Madrid han identificado una nueva fuente de pérdidas energéticas en plantas fotovoltaicas en suelo que utilizan seguidores solares, especialmente en terrenos ligeramente irregulares.
“Este trabajo surgió tras varias consultas recibidas en el IES-UPM sobre por qué la ganancia de irradiancia de los seguidores en plantas utility-scale era inferior a la estimada en fase de diseño”, explicó el autor principal, Juan Santamaría Sancho, a pv magazine. Para analizar esta discrepancia, el equipo evaluó datos operativos reales de más de 7.000 seguidores en siete plantas fotovoltaicas. Los resultados muestran que los ángulos de los seguidores se modifican en operación para evitar sombras provocadas por pequeñas irregularidades del terreno, lo que reduce la captación de irradiancia respecto a lo previsto en las simulaciones estándar.
Este comportamiento ha permitido identificar una nueva categoría de pérdidas, denominada pérdidas por backtracking subóptimo, que contribuye a explicar la brecha entre la producción simulada y la real. Utilizando la herramienta de simulación SISIFO, los investigadores cuantificaron diferencias de hasta un 2% en la ganancia de irradiancia asociada al seguimiento solar.
El backtracking es una estrategia de control empleada en sistemas de seguidores para minimizar el sombreado entre filas de módulos. En lugar de orientar los paneles directamente hacia el sol en todo momento, los seguidores reducen su inclinación cuando el sol está bajo para evitar sombras entre filas, lo que optimiza la producción global, especialmente en configuraciones densas o durante primeras y últimas horas del día.
Sin embargo, las simulaciones convencionales asumen terrenos perfectamente planos, donde este control evita el sombreado de forma precisa. En la práctica, pequeñas diferencias de altura entre filas —debidas a la topografía real— rompen esta hipótesis de coplanaridad y generan sombras no previstas si se aplican los ángulos ideales.
Imagen: PUM, Renewable Energy, CC BY 4.0
Para evitarlo, los sistemas de control de los seguidores introducen una sobrecorrección y reducen ligeramente la inclinación para eliminar cualquier sombreado. Esta estrategia, aunque efectiva para evitar pérdidas por sombra, genera patrones visibles de iluminación en el suelo que reflejan irradiancia no capturada por los módulos. Este fenómeno se observa principalmente durante los periodos de backtracking (mañana y tarde), y desaparece en las horas centrales del día, cuando los seguidores apuntan directamente al sol.
Los investigadores subrayan que indicadores estándar como el performance ratio no captan estas pérdidas, ya que se basan en la irradiancia en el plano del generador, lo que dificulta detectar la desviación entre la producción simulada y la real mediante métricas convencionales.
El análisis comparó los ángulos reales de rotación de los seguidores, obtenidos a través de sistemas SCADA, con los valores teóricos para condiciones ideales. Los resultados evidenciaron desviaciones sistemáticas, atribuibles tanto a estrategias de corrección por irregularidades del terreno como a retrasos o desalineaciones en el seguimiento.
Simulaciones adicionales mostraron que incorporar estos ángulos reales o corregidos mejora significativamente la precisión de las estimaciones de producción. Asimismo, el estudio concluye que las pérdidas anuales asociadas al seguimiento pueden superar el 5% respecto a escenarios ideales sin restricciones operativas.
El trabajo, basado en datos de plantas ubicadas en distintas regiones y que suman una potencia cercana a 1 GW, confirma que estas desviaciones son inherentes al comportamiento real de los seguidores y tienen un impacto en la captación de irradiancia.
Desde el punto de vista económico, estas pérdidas adquieren especial relevancia, ya que se producen en horas sin vertidos y con precios de electricidad generalmente más elevados. Incluso desviaciones aparentemente pequeñas, del orden del 1% al 3%, pueden traducirse en impactos significativos en los ingresos.
Los resultados han sido publicados en el estudio “Modelling energy losses arising from overridden backtracking in utility-scale photovoltaic plants on slightly undulating terrain: Implementation in the SISIFO tool for performance pre-assessment”, en la revista Renewable Energy.
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