ESTRUCTURAS PARA PANELES FOTOVOLTAICOS

La continua depreciación del panel fotovoltaico ha supuesto que las estructuras de soportación adquieran un mayor peso en la cotización de las instalaciones. En los últimos años ha pasado de ser aproximadamente un 4% del coste de los materiales en una instalación fijada a la cubierta, a cerca del 10% actual. Este hecho ha propiciado la tendencia a minimizar los costes de las estructuras, lo que inevitablemente afecta a su calidad. Lo que sigue son los principales criterios que el Departamento de Energías Renovables de AUNA Distribución aconseja tomar en cuenta a la hora de su selección.

De antemano, debe considerarse que la estructura deberá garantizar la fijación de los paneles durante un largo periodo de tiempo, y que estarán sometidas a esfuerzos mecánicos importantes y a un alto nivel de agresión ambiental. Asimismo, es necesario recordar también que habitualmente los fabricantes del panel delimitarán el tipo, disposición y distancia entre los puntos de fijación del panel a la estructura a fin de garantizar vida útil del propio panel, con lo que la compatibilización de la estructura con la marca de paneles será una cuestión previa a contemplar en la selección de la estructura.

Descripción de las zonas recomendadas para la fijación del REC NP.
Descripción de las zonas recomendadas para la fijación del REC NP.

Por otro lado, los fabricantes de estructuras ofrecen un amplio abanico de opciones y soluciones para dar cobertura a las necesidades de fijación de los paneles, principalmente en función de las condiciones de ubicación (suelo, cubierta plana, cubierta inclinada, etc.). En este sentido, la mayor parte de soluciones propuestas podrían agruparse en alguna de las categorías que enumeramos seguidamente.

Estructuras coplanares. Se utilizan especialmente para fijaciones en cubiertas inclinadas en las que la dirección (orientación e inclinación) de la cubierta lo permiten, o bien en cubiertas ligeras que no admiten grandes esfuerzos mecánicos. Por esta razón, son estructuras autoportantes que se fijan en la propia cubierta en los casos en que la resistencia mecánica a la tracción y compresión de la cubierta esté garantizada. En caso contrario, se sitúan sobre las vigas transversales (correas) o elementos de suportación de la cubierta, afianzando así la estructura a un elemento seguro del edificio.

La disposición de estas estructuras garantizará la libre circulación de aire entre la cubierta y el panel, dejando una distancia mínima entre ellos con objeto de evitar el sobrecalentamiento del panel y la consecuente pérdida de rendimiento del mismo. Por otro lado, también hay que resaltar que como consecuencia del bajo ángulo de inclinación de las cubiertas, esta solución presentará una mayor afectación por la suciedad sobre los paneles, reduciendo su rendimiento sobre todo en zonas con bajo nivel de precipitaciones.

Estructuras inclinadas. Esta tipología presenta una disposición elevada que podrá orientarse o inclinarse en la posición adecuada independientemente de la orientación del emplazamiento.

En el caso de estructuras fijadas sobre terreno, existen soluciones para clavar sobre el propio terreno o soluciones dispuestas sobre cimentaciones y fijadas mediante tornillos. Esta última opción también puede ser utilizada en cubiertas planas de edificios, aunque requerirá un especial cuidado como consecuencia del riesgo de dañar la impermeabilización del edificio. En estos casos, en la fijación deberán de utilizarse los elementos facilitados o recomendados por el fabricante de la estructura que garanticen el sellado e impermeabilización de las perforaciones realizadas en la cubierta.

Estructuras lastradas. Son una alternativa a la fijación sobre cubiertas planas de edificios. Pueden ser piezas de hormigón prefabricado, cajones rellenables de algún material pesado o también estructuras con contrapesos como bordillos de hormigón. En todas ellas el lastre actúa de anclaje y dará estabilidad a la estructura como consecuencia de su peso. Por esta razón, estas estructuras no requieren perforar la cubierta. Únicamente en suelos poco rugosos será necesario limitar la posibilidad de arrastre por medio de compuestos adherentes.

En estas estructuras y como consecuencia del efecto vela, la carga requerida será mayor cuanto mayor sea la superficie y verticalidad de los paneles. Por este motivo, esta solución se utiliza habitualmente con paneles en disposición horizontal (poca altura) y con un bajo ángulo de inclinación (poca apertura “vela”), hecho que propicia una reducida carga de viento.

En todos los casos, el peso y disposición del lastre deberá ser el indicado por el fabricante de la estructura, que acreditará esta cuestión por medio de un estudio de la carga de viento admisible en función de la ubicación, disposición y dimensiones del panel.

Una propuesta comercialmente competitiva

  • Precio. El mercado español de instalaciones de autoconsumo o aisladas montadas en edificios es mayoritariamente un mercado de estructuras de aluminio con un diseño modular que permite un rápido y sencillo montaje. En este caso, el precio medio de venta estará entre los 18 y 31 euros/panel para estructuras coplanares o entre los 25 y 38 euros/panel para estructuras inclinadas, quedando al margen soluciones técnicas más económicas pero menos prácticas como por ejemplo soluciones con perfilería estándar de acero que aportan un bajo coste pero penalizan el tiempo de ejecución y la durabilidad de la estructura.
Acero vs. aluminio
AceroAluminio
ResistenciaMayor resistencia 490 MpMenor resistencia 200 Mp
PesoMás peso 7,8 gr/cm3Menor peso 2,7 gr/cm3
Resistencia corrosiónRequiere protecciónEn ambientes no agresivos no requiere protección
Imagen de estructura con perfil estándar de acero.
  • Facilidad de montaje. El montaje mecánico de estructura y paneles supondrá entre el 40% y 70% del tiempo de ejecución en las instalaciones fotovoltaicas estándar. Por esta razón y con el aumento de actividad en este mercado, el instalador tiende a valorar la rapidez y facilidad de montaje, así como la versatilidad en la fijación sobre diferentes tipos de superficies. La facilidad de montaje influirá de forma determinante en el plazo de ejecución de las instalaciones y esto favorecerá la competitividad de la propuesta comercial (precio).
Operarios en el montaje de una estructura estándar
  • Versatilidad/disponibilidad de producto. En un contexto en el que la planificación en las instalaciones es casi inexistente, será de vital importancia garantizar la inmediatez en la disponibilidad del producto mediante con soluciones versátiles que permitan dar cobertura a las necesidades habituales con un reducido número de referencias. Bajo esta premisa algunos fabricantes nacionales ofrecen soluciones paquetizadas con un amplio catálogo y entrega inmediata del producto. Este hecho permite minimizar la necesidad de stock en el canal de distribución sin penalizar la disponibilidad y el servicio al cliente.
  • Soporte técnico. El incremento del mercado del autoconsumo ha propiciado un aumentado en la demanda de instalaciones de cierta envergadura o singulares en lo que se refiere al emplazamiento de los paneles; en estas situaciones será necesario un estudio personalizado de la solución a implantar, tomando en consideración las particularidades y requerimientos específicos del emplazamiento. En ocasiones, esta respuesta personalizada queda fuera del alcance del departamento técnico propio y requiere el soporte directo del fabricante como conocedor de los detalles de su producto, así como del contexto normativo aplicable, por ello es de vital importancia poder contar con una asistencia técnica accesible y ágil que permita ofrecer una respuesta rápida a este tipo de oportunidades.

Calidad y acreditación del producto

Sobre la base de lo expuesto hasta ahora añadiremos que para afianzar una propuesta comercial sólida también será necesario considerar aspectos asociados a la calidad y acreditación del producto, tal como indicamos a continuación.

  • Garantía de producto. La garantía deberá ser lo más amplia posible (garantía >15 años) como consecuencia de que las instalaciones fotovoltaicas presentan tasas de amortización a largo plazo, por lo que cualquier defecto de fabricación incidirá directamente sobre la vida útil de la instalación y, en consecuencia, afectará de forma directa a la rentabilidad de la misma.
Imagen de deformación de una estructura a causa de la acción del viento frontal.

En este sentido, en la mayor parte de los casos el periodo de garantía de la estructura estará directamente asociado al acabado/protección de la estructura y las condiciones ambientales a las que esté sometida, dado que la corrosión atmosférica de los metales tiene lugar, principalmente, cuando la superficie se encuentra mojada o humedecida, en el que presentará un grado de corrosión proporcional al nivel de contaminación de la atmósfera, como consecuencia, principalmente, de la presencia de anhídrido sulfuroso (contaminante asociado a la actividad humana) y cloruros procedentes del mar (contaminante natural).

Sobre esta cuestión, podemos establecer que las estructuras de aluminio desnudo presentan una aceptable resistencia a la corrosión en ambientes con una moderada humedad o un bajo nivel de contaminación, en los que el efecto de la corrosión atmosférica suele ser superficial y, únicamente, afectará al aspecto del material; sin embargo, el aluminio desnudo es susceptible a la corrosión por picaduras ya en los primeros años de exposición, en zonas con un alto grado de humedad ambiental con atmósferas salinas o contaminadas, este hecho conlleva la necesidad del anodizado (mínimo 15 micras) para las estructuras de aluminio, con objeto de garantizar la durabilidad en ambientes marinos o de alto nivel de contaminación.

  • Acreditación del producto. La estructura es un elemento que se situará en el suelo o sobrepuesto en fachadas y cubiertas, por lo que será considerado como un elemento de construcción sujeto a los requerimientos de acreditación preceptivos sobre sus características técnicas y de calidad, establecidos bajo un patrón acordado internacionalmente.

Por este motivo y como medida de protección sobre cualquier incidencia sujeta a la seguridad de las estructuras suministradas, como distribuidor, será necesario solicitar al fabricante de la estructura las siguientes acreditaciones de cada una de las gamas comercializadas:

  • Marcaje CE. Según regula la directiva Europea (EU) 305/2011, para la comercialización de un producto de construcción (estructuras) en la Unión Europea, el fabricante tiene la obligación de emitir una Declaración de Prestaciones e identificar el producto con el marcado CE; a su vez, el distribuidor tiene la obligación de asegurarse de que el producto disponga del marcado CE y esté acompañado de la debida justificación. En el caso de las estructuras de acero y aluminio, la declaración se debe realizar siguiendo la Norma Europea Armonizada UNE EN 1090-1:2001+A12012.
  • Certificado cumplimiento Código Técnico de la Edificación (CTE); Con objeto de garantizar la seguridad y resistencia a los esfuerzos de viento y nieve en función del tipo de material y punto de fijación, en el apartado DB SE: Seguridad estructural del CTE se establece los requerimientos y metodología de cálculo para garantizar las exigencias básicas de seguridad estructural de los elementos estructurales o sobrepuestos en los edificios.

En este caso, por parte del distribuidor será necesario solicitar al fabricante un certificado de cumplimiento del CTE, en el que se deberá detallar el cumplimiento y método de cálculo utilizado para acreditar los requisitos establecidos bajo condiciones de referencia estándar (localización geográfica y altura) así como el detalle de las instrucciones de fijación de la estructura (disposición y cuantía), a fin de garantizar el cumplimiento de los requerimientos de fijación de la misma en el edificio o en el suelo.

Como alternativa o complementariamente, también existe la acreditación de estos aspectos por medio de los Eurocódigos estructurales que son un conjunto de normas europeas de carácter voluntario, encargadas por la Comisión Europea al Comité Europeo de Normalización, CEN, que proporcionan una serie de métodos comunes para calcular la resistencia mecánica de los elementos que desempeñan una función estructural en una obra de construcción.

En lo que atañe a estas cuestiones, la metodología y los detalles de acreditación quedan descritos en Eurocódigo 1: Acciones sobre las Estructuras y más explícitamente en la Parte 1-4: Acciones del Viento. UNE-EN 1991-1-4:2007/A1:2010.

Ficha técnica producto SUNFER 01V en la que se acredita la certificación CE
y la carga de viento admisible.

No hay que olvidar que la propuesta comercialmente competitiva deberá ofrecer una solución económicamente adecuada a los requisitos de seguridad y durabilidad de la estructura sometida a extremos esfuerzos mecánicos y un alto nivel de agresión ambiental.

Seguidores solares

Seguidor a un eje. Estos sistemas permiten optimizar la producción solar de los paneles fotovoltaicos, con un aumento de la producción anual en torno al 30% (seguidores doble eje) más que las estructuras fijas, como consecuencia de que el sistema de seguimiento permite mantener la perpendicularidad de los paneles con el Sol a lo largo de todas las horas de producción solar y durante todo el año, siempre que la estructura y el mecanismo de seguimiento garanticen robustez y ofrezcan fiabilidad.

Seguidor a un eje.

Aunque su mayor coste, entre un 15% y un 25% en instalaciones superiores a 10 kW, restringe su utilización a grandes instalaciones en las que el balance económico coste instalación/mantenimiento vs producción energética sea verdaderamente favorable a los sistemas con seguimiento, o en los casos en que el seguimiento sea un requisito del sistema a utilizar.

Seguidor de doble eje. En cuanto a tipologías de seguidores solares, podemos diferenciar básicamente los seguidores de un solo eje que sólo permite seguir la trayectoria del Sol en un ángulo, habitualmente la posición azimutal (eje este-oeste) con ganancias de, aproximadamente, un 18% anual respecto a las estructuras fijas y, por otro lado, tenemos los seguidores de dos ejes que permiten un seguimiento de la trayectoria solar tanto en ángulo de altura solar como en el de posición azimutal (eje este-oeste) y que proporciona unas ganancias anuales de, aproximadamente, un 30% con respecto a estructuras fijas.

Resumen de los patrones de selección de la estructura
ParámetroRequerimiento
Precio18 y 31 €/panel estructuras coplanar y entre los 25 y 38 €/panel estructuras inclinadas.
DisponibilidadInmediata y lo más actualizado posible.
Garantía de producto>15 años.
AcabadoAnodizado mínimo 15 micras para las estructuras de aluminio.
AcreditaciónMarcaje CE y Certificado de cumplimiento de los requisitos del CTE y método de cálculo utilizado bajo condiciones de referencia estándar (localización geográfica y altura).

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