En los últimos años, muchas regiones de Europa han registrado inviernos con nevadas más intensas y temperaturas persistentemente bajas, lo que ha hecho cada vez más habitual la operación de sistemas fotovoltaicos en entornos invernales complejos. A diferencia de las condiciones estivales de alta irradiación, los riesgos invernales suelen pasar desapercibidos en un primer momento; sin embargo, la acumulación de nieve, el frío y los ciclos repetidos de congelación y deshielo modifican de forma continua el estado de cargas del sistema durante su funcionamiento.
Con la generalización de módulos de alta potencia y el aumento progresivo de sus dimensiones, estos efectos tienden a amplificar las diferencias entre distintas soluciones estructurales y de montaje, influyendo en la fiabilidad del sistema a largo plazo.
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¿Qué desafíos afrontan los sistemas fotovoltaicos en condiciones invernales extremas?
En entornos invernales extremos, los desafíos de los sistemas fotovoltaicos no responden a un único factor, sino a la superposición de varios condicionantes ambientales que generan una presión operativa conjunta.
En la práctica, los principales retos invernales se concentran en los siguientes aspectos:
1.1 Carga de nieve persistente
El impacto de la nieve no se limita al sombreado de la irradiación; su efecto clave es la carga de peso sostenida en el tiempo. A diferencia de la carga de viento o de impactos puntuales, la nieve suele permanecer durante periodos prolongados sobre la superficie del módulo, manteniendo módulos y estructuras de soporte bajo esfuerzo continuo.
Esta carga sostenida es especialmente sensible al tamaño del módulo, a las trayectorias de transmisión de cargas y a la idoneidad del sistema de fijación.
1.2 Distribución desigual de la nieve y diferencias de carga
En condiciones reales, la nieve rara vez cubre de forma uniforme toda la superficie del módulo. La inclinación del tejado, la dirección del viento, los obstáculos y la disposición de los módulos generan variaciones en el espesor de la capa de nieve.
Esta carga no uniforme favorece deformaciones locales o concentraciones de tensiones y, en muchos casos, resulta difícil de identificar mediante una simple inspección visual.
1.3 Ciclos repetidos de deshielo y recongelación
El invierno no se caracteriza por temperaturas constantemente bajas. Los ciclos de deshielo durante el día y recongelación por la noche modifican de forma continua el estado de cargas sobre la superficie del módulo.
Este efecto cíclico puede amplificar diferencias estructurales inicialmente pequeñas, sometiendo al sistema a tensiones variables de forma prolongada.
1.4 Influencia de las bajas temperaturas en materiales y uniones
A bajas temperaturas cambian las propiedades mecánicas y el comportamiento deformacional de los distintos materiales. Módulos, marcos y elementos de unión se ajustan continuamente por dilatación y contracción térmica. Cuando estas variaciones se combinan con la carga de nieve, la estabilidad global del sistema puede verse afectada.
1.5 Aparición retardada del riesgo
Cabe destacar que estos efectos rara vez se traducen en fallos evidentes tras un único episodio meteorológico extremo. Con mayor frecuencia, se acumulan a lo largo de varios inviernos y se manifiestan gradualmente como problemas de fiabilidad a nivel de sistema durante la operación a largo plazo.
¿Cómo influye el diseño estructural del módulo en la fiabilidad frente a la nieve?
2.1 Rutas de transmisión de la carga de nieve en la estructura del módulo
En condiciones invernales, la carga generada por la nieve no permanece únicamente en la superficie del módulo, sino que se transmite progresivamente a lo largo de rutas estructurales definidas. Este proceso determina si la carga se distribuye de forma homogénea o se amplifica localmente.
Por lo general, la ruta de transmisión de la carga incluye:
La superficie de vidrio del módulo, que soporta la presión vertical inicial
La transferencia de la carga a través del encapsulado hacia el marco
La transmisión del marco a los puntos de fijación y a la estructura de soporte
Cuando las rutas de carga son continuas y las relaciones de esfuerzos están claramente definidas, la carga de nieve puede repartirse entre varios elementos estructurales. Por el contrario, la presencia de zonas débiles o interrupciones en la transmisión favorece concentraciones locales de carga, aumentando el riesgo de deformaciones o de fatiga a largo plazo.
2.2 Influencia del marco y de la distribución de rigidez en la resistencia a la deformación
Bajo cargas de nieve prolongadas, la aparición de deformaciones irreversibles depende esencialmente de la rigidez a flexión aportada por el sistema de marco y de cómo esta rigidez se distribuye en el conjunto del módulo.
El marco no solo cumple una función de encapsulado y protección; su geometría de sección, orientación y cooperación mecánica con las capas de vidrio determinan directamente la eficacia con la que se moviliza la rigidez estructural frente a la carga de nieve.
En la práctica:
Una rigidez distribuida de forma uniforme favorece un trabajo estructural conjunto
Zonas con cambios bruscos de rigidez o con capacidad insuficiente a flexión tienden a convertirse en puntos iniciales de deformación
Estas diferencias estructurales facilitan deformaciones locales y pueden comprometer la estabilidad de los componentes internos y de las uniones del módulo.
2.3 La disposición de los puntos de fijación determina el reparto de cargas
Bajo la acción de la nieve, la carga superficial uniformemente distribuida no es absorbida de forma “uniforme” por el módulo, sino que se transforma en reacciones discretas a través de los puntos de fijación. Por ello, el número, la posición y la separación de estos puntos determinan directamente cómo se reparte la carga en la estructura.
Desde una perspectiva de cálculo ingenieril, la carga vertical total debida a la nieve puede aproximarse como:
Carga de nieve ≈ intensidad de la carga de nieve × superficie del módulo (F ≈ q × A)
En operación real, las diferencias derivadas del diseño de los puntos de fijación suelen amplificarse durante la solicitación estructural. A medida que aumenta la distancia entre fijaciones, crece la luz efectiva del módulo y los máximos momentos flectores tienden a concentrarse en la zona central.
Cuando la distribución de la nieve es irregular, este efecto se intensifica, ampliando las diferencias de carga entre fijaciones y haciendo que determinadas zonas alcancen antes estados de alta tensión. Si el diseño no considera adecuadamente las cargas invernales, la sensibilidad del módulo a la nieve distribuida de forma desigual aumenta de manera significativa, incluso bajo la misma intensidad de carga de nieve.
¿Por qué los módulos de gran tamaño revelan más problemas en invierno?
Una vez entendido cómo la estructura del módulo y el sistema de fijación influyen en el comportamiento frente a la nieve, el tamaño del módulo suele determinar si esas diferencias estructurales se amplifican realmente.
Con la ampliación de los rangos de potencia hasta 410–800 W, las dimensiones y el peso por módulo han aumentado de forma significativa, convirtiéndose en una variable estructural clave en el diseño de sistemas FV. En condiciones invernales extremas, este cambio no crea nuevos problemas, sino que hace visibles antes y con mayor claridad sensibilidades estructurales ya existentes.
En los módulos bifaciales de doble vidrio TOPCon, hoy ampliamente utilizados, las versiones de mayor potencia suelen presentar longitudes cercanas o superiores a 2 m, anchuras de alrededor de 1,3 m y un peso un 25–35% mayor que los módulos de 410–450 W. Cuando en invierno actúan simultáneamente la carga de nieve, el peso propio y las reacciones de apoyo, la solicitación del marco, los puntos de fijación y la estructura de soporte difiere de forma sustancial respecto a módulos de menor tamaño.
Para visualizar a partir de qué punto el tamaño amplifica los problemas, los módulos actuales pueden agruparse en tres escalas técnicas según geometría y peso:
≈ 1,7 m, 20–25 kg (p. ej., 410–450 W):
Módulos de tamaño medio con trayectorias de carga cortas y alta tolerancia a desviaciones de montaje y a irregularidades estructurales. Los riesgos invernales se reflejan principalmente en el rendimiento energético.≈ 2,2 m, 30–36 kg (p. ej., 550–650 W):
El aumento de longitud y masa incrementa la luz efectiva entre fijaciones. Aparecen deflexiones centrales y diferencias locales de carga, y crece la sensibilidad al ajuste estructural y a la precisión de montaje.> ≈ 2,35 m, ~40 kg (≥ 700 W):
Las cargas deben transmitirse por trayectorias más largas. Con nieve irregular o acumulaciones locales, se intensifican las cargas en la zona central y cerca de las fijaciones, adelantando la aparición de sensibilidades estructurales en invierno.
Por ello, los módulos de gran formato no revelan problemas por su mayor potencia, sino porque el aumento simultáneo de tamaño y peso reduce la tolerancia del sistema a desajustes estructurales, errores de montaje y cargas no uniformes. Si se mantienen supuestos de diseño pensados para módulos pequeños o medianos, estas diferencias se amplifican antes durante la operación invernal.
3.1 ¿Cómo deben ajustarse los supuestos de ingeniería cuando los módulos de gran tamaño se generalizan?
Cuando dimensiones y peso entran en un nuevo rango, los supuestos desarrollados para módulos pequeños y medianos ya no describen completamente su comportamiento. Mantener la lógica de diseño anterior hace que en invierno afloren antes sensibilidades estructurales, sin que exista una sobrecarga real.
Desde el punto de vista técnico, los módulos de gran tamaño no introducen nuevos tipos de riesgo, sino que elevan las exigencias sobre supuestos implícitos, especialmente en tres aspectos: la luz efectiva, la base combinada de cargas (peso propio + nieve) y la tolerancia a desviaciones de montaje.
Si estos supuestos no se actualizan, el entorno invernal actúa como amplificador de diferencias estructurales y adelanta la aparición de problemas de estabilidad en la operación.
¿Cómo reducir los riesgos operativos de los sistemas fotovoltaicos en invierno?
En condiciones invernales extremas, la fiabilidad de un sistema FV no depende de un único parámetro, sino del ajuste coherente entre la selección de módulos, el diseño estructural y las decisiones de instalación. Evaluar de forma temprana las variables clave suele ser más eficaz y rentable que corregir problemas una vez en operación.
4.1 Considerar el tamaño del módulo como parámetro estructural en la fase de selección
Cuando los rangos de potencia alcanzan 410–800 W, las dimensiones del módulo dejan de ser un aspecto meramente logístico o de montaje y pasan a ser un factor relevante en la distribución de cargas.
En entornos invernales conviene analizar especialmente:
la relación entre longitud y anchura del módulo y el espaciado de los puntos de fijación
el efecto combinado del peso propio y la carga de nieve sobre el marco y la estructura de soporte
la existencia de criterios de diseño o experiencias específicas para módulos de gran formato
Debe evitarse aplicar sin cambios soluciones desarrolladas para módulos de menor tamaño.
4.2 Reducir la sensibilidad a la luz en el diseño estructural y de fijación
Bajo carga de nieve, los riesgos estructurales aparecen primero en zonas con mayor luz efectiva. En la fase de diseño pueden mitigarse mediante:
la optimización del número y la posición de los puntos de fijación
la adecuación de la rigidez de la estructura de soporte al tamaño del módulo
la evitación de configuraciones excesivamente rígidas en áreas propensas a acumulaciones irregulares de nieve
El objetivo no es maximizar los márgenes de seguridad, sino lograr una distribución y transmisión de cargas más uniforme.
4.3 Controlar la precisión durante la instalación
En módulos de gran formato, pequeñas desviaciones de montaje tienden a amplificarse en invierno. Por ello, es esencial:
respetar la posición, nivelación y simetría previstas de los puntos de fijación
evitar tensiones locales adicionales derivadas de errores de instalación
evaluar previamente las zonas de acumulación y deslizamiento de nieve en cubiertas complejas o en bordes
La calidad de la instalación forma parte integral de la fiabilidad invernal del sistema.
4.4 Pasar de la “conformidad normativa” a la estabilidad a largo plazo
En entornos invernales extremos, cumplir la normativa es solo el punto de partida. Para sistemas con módulos de alta potencia y gran tamaño, resultan más relevantes:
la existencia de márgenes de estabilidad a lo largo de múltiples ciclos invernales
la ausencia de trayectorias permanentes de concentración de tensiones o fatiga acumulada
una respuesta estructural controlada bajo cargas no uniformes
Este cambio de enfoque, de la capacidad portante a corto plazo a la estabilidad operativa a largo plazo, suele ser clave para reducir los riesgos invernales.
Los riesgos operativos en invierno no se originan por un único factor, sino por la interacción entre estructura, dimensiones y condiciones ambientales. Identificar y abordar estas variables desde la selección del módulo hasta el diseño y la instalación permite mejorar de forma significativa y controlar eficazmente la fiabilidad de los sistemas fotovoltaicos en condiciones invernales extremas.
Maysun Solar ofrece al mercado europeo módulos fotovoltaicos basados en IBC Tecnología, TOPCon Tecnología y HJT Tecnología, que cubren distintas clases de tamaño y escenarios de aplicación. La selección y el suministro se centran en la compatibilidad estructural, las condiciones de instalación y el rendimiento a largo plazo, facilitando un equilibrio adecuado entre potencia, requisitos constructivos y fiabilidad del sistema.
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