Determinar la orientación y la inclinación del tejado

1Lo que de verdad influyen la orientación y la inclinación

Una instalación solar genera electricidad a partir de la radiación que llega realmente a la superficie de los módulos. Si la superficie está en ángulo respecto al sol, la misma radiación se reparte sobre más superficie y llega menos por metro cuadrado. Eso es exactamente lo que describen la orientación y la inclinación: lo favorablemente que está la superficie respecto al sol a lo largo del día y del año.

Como regla práctica, esto se puede expresar con un factor de orientación; así calcula también la estimación inmediata de SolarFinder antes de que se hayan cargado los valores horarios de PVGIS para tu ubicación. Una superficie orientada exactamente al sur recibe el factor 1,00 y sirve de referencia. Sureste y suroeste quedan en 0,96, este u oeste puros en 0,85. Hacia el norte el factor cae a 0,55; ahí una instalación solo compensa en casos excepcionales, por ejemplo si ya hay una cubierta plana y la inclinación se mantiene baja.

Traducido a dinero: construir al suroeste en lugar de al sur supone perder unos 50 a 60 euros al año en una instalación de 4 kWp con un precio de la electricidad de 35 céntimos. Se nota, pero no es motivo para descartar un tejado. En cambio, pasar de sur a este cuesta alrededor de un 15 por ciento, unos 200 euros al año con la misma instalación.

La inclinación actúa en el mismo orden de magnitud, pero con una particularidad importante: su curva es muy plana en la parte alta. Entre 25 y 55 grados todos los valores superan el 97 por ciento del óptimo. Así que no hace falta conocer la inclinación al grado, a diferencia de la orientación, donde una desviación de 30 grados ya se nota de forma medible.

2El azimut: el lenguaje de la orientación

Las calculadoras y los profesionales no indican la orientación como «sur», sino como azimut, un ángulo en grados medido en el sentido de las agujas del reloj desde el norte. El norte es 0 grados, el este 90, el sur 180 y el oeste 270. Un tejado orientado al suroeste tiene, por tanto, un azimut de 225 grados.

Por desgracia existe una segunda convención en la que el sur es cero y las desviaciones hacia el este cuentan en negativo y hacia el oeste en positivo. Un tejado al suroeste tendría allí +45 grados. Las dos convenciones están muy extendidas; cuál se usa suele indicarse en letra pequeña junto al campo de entrada. SolarFinder usa la primera variante, con el norte como cero, la misma que muestra la brújula de tu móvil.

El punto de referencia importa: siempre se refiere a la dirección hacia la que mira la superficie de los módulos, es decir, la dirección en la que cae el faldón. No la dirección de la cumbrera ni el lado de la calle. En un tejado a dos aguas con la cumbrera de este a oeste, un faldón tiene azimut 90 y el otro 270.

Una segunda trampa es la diferencia entre el norte geográfico y el magnético. Una brújula apunta al polo magnético, que no está donde el mapa tiene su norte. En Europa central esta declinación ronda actualmente los 3 a 5 grados, algo despreciable para el cálculo del rendimiento, pero conviene saberlo cuando dos herramientas muestran números ligeramente distintos.

3Averiguar la orientación del tejado sin herramientas

Lo más rápido es una imagen de satélite. Abre un servicio de mapas, busca tu casa y gira el mapa para que el norte quede arriba, que es la posición por defecto. Ahora verás la cumbrera como una línea. Las superficies de los módulos quedan perpendiculares a ella.

Traza mentalmente una línea desde la cumbrera hacia abajo, en ángulo recto con ella, en dirección al faldón que te interesa. El ángulo de esa línea respecto a la vertical de la imagen es tu azimut: si apunta hacia abajo en la imagen, son 180 grados y por tanto sur; si apunta a la derecha, son 90 grados y por tanto este.

Este método es sorprendentemente preciso, hasta unos 5 grados, si la imagen de satélite es nítida y el tejado tiene bordes claros. Falla con tejados complejos, con buhardillas y cuando los árboles tapan los bordes del tejado.

El segundo método sin tecnología usa el sol. Al mediodía solar verdadero el sol está exactamente en el sur. En Europa central eso ocurre entre las 12:10 y las 13:40 según la longitud y la estación; el horario de verano lo desplaza una hora. En ese momento colócate de forma que tu sombra caiga justo detrás de ti: entonces miras al sur. Compara esa dirección con la de la superficie de tu tejado.

Ambos caminos dan una buena aproximación. Si quieres más precisión o tienes un tejado complejo, mide directamente en el edificio, que es el siguiente paso.

4Medir con el móvil: brújula y calibración

Todo smartphone moderno tiene un magnetómetro que alimenta la brújula. Con él puedes tomar la orientación directamente en el tejado o desde abajo, en el alero: sostén el aparato en horizontal, apunta su borde superior en ángulo recto a la cumbrera en dirección al faldón y lee el azimut.

El problema es la precisión. Los magnetómetros reaccionan a todo lo que crea o distorsiona un campo magnético: canalones metálicos, remates de chapa, estructuras de montaje fotovoltaico, coches e incluso los altavoces del propio aparato. Dos metros de distancia a piezas metálicas grandes pueden cambiar la lectura en diez grados.

Por eso toda medición debería ir precedida de una calibración. En la mayoría de aparatos se mueve el móvil en el aire dibujando un ocho durante unos segundos hasta que la lectura se estabiliza. Después repite la medición al menos una vez en otro punto. Si los dos valores difieren en más de cinco grados, hay metal de por medio.

Algunos aparatos no ofrecen ninguna dirección absoluta del norte, solo el giro relativo. En ese caso ayuda un punto de referencia: apunta el aparato hacia una dirección que conozcas con seguridad, por ejemplo el sur según el método del mediodía o una calle cuyo trazado hayas sacado del mapa, y fija ese valor como referencia. SolarFinder ofrece para ello los cuatro puntos cardinales, para que elijas el más fácil de determinar sobre el terreno.

5Medir el ángulo de inclinación

La inclinación es el ángulo de la superficie del tejado respecto a la horizontal. Una cubierta plana tiene 0 grados, una fachada vertical 90 grados y un tejado a dos aguas típico de Europa central entre 35 y 45 grados.

Con el móvil es lo más fácil: el sensor de inclinación de cualquier smartphone mide la inclinación respecto a la gravedad. Apoya el aparato plano sobre la superficie del tejado o, si no puedes subir, sobre una superficie paralela a él, como una tabla apoyada contra el borde del tejado. El ángulo que aparece es la pendiente del tejado.

Sin sensor, basta con las matemáticas del colegio. Mide sobre un cabio o en el muro hastial una distancia horizontal de un metro y la diferencia de altura correspondiente. El ángulo de inclinación es el arcotangente de la altura dividida por la longitud. 100 centímetros en horizontal y 84 en vertical dan unos 40 grados. Para uso doméstico basta una regla práctica: 50 centímetros de subida por metro son unos 27 grados, 80 centímetros unos 39 y un metro exactamente 45.

Y si nada de eso funciona: la mayoría de documentos de obra indican directamente la pendiente del tejado. Los tejadores y carpinteros también te la pueden decir si se la preguntas, porque depende de la cubierta: la teja plana necesita al menos 30 grados, la teja de hormigón unos 22 y la chapa metálica se conforma con 10.

6La inclinación óptima en tu ubicación

No existe un ángulo de inclinación óptimo universal; depende de la latitud. Cuanto más al norte, más bajo está el sol de media anual y más empinada debería estar la superficie.

SolarFinder usa para ello una aproximación sencilla y bien documentada: el valor absoluto de la latitud multiplicado por 0,76, más 3 grados, limitado a un rango de 10 a 45 grados. Para Berlín, a 52,5 grados norte, eso da unos 43 grados; para Múnich, a 48,1 grados, unos 40; para Hamburgo, a 53,6 grados, unos 44. Quien vive en Alemania, Austria o Suiza nunca se aleja mucho con 40 grados.

Lo decisivo es lo plana que es esta curva. A 42 grados el factor es 1,00. A 30 grados es 0,99; a 60 grados, 0,96. Incluso una cubierta completamente plana alcanza todavía 0,86; solo la fachada vertical cae claramente, a 0,70.

En la práctica esto significa que en un tejado inclinado la pendiente viene dada y casi siempre es suficientemente buena. La cuestión del ángulo óptimo solo se plantea en serio en cubiertas planas y en instalaciones en suelo, donde el ángulo de montaje se puede elegir libremente. Y allí a menudo no gana el óptimo calculado, sino un ángulo más plano: menos inclinación significa menos sombra entre filas de módulos y, por tanto, más módulos en la misma superficie.

Un segundo motivo para ángulos más planos es la curva anual. Una superficie empinada desplaza el rendimiento hacia el invierno, porque capta mejor el sol bajo. Suena atractivo, pero ayuda poco cuando en diciembre cae de todos modos solo el 2,2 por ciento del rendimiento anual, frente al 13,5 por ciento de junio.

7Cuando el sur no es posible: este-oeste y la curva diaria

Un tejado este-oeste suena a peor negocio: 85 en lugar de 100 por ciento. Para el total anual es cierto. Para lo que acaba en la factura de la luz, muchas veces no.

La razón es la curva diaria. Una instalación orientada al sur genera mucha electricidad en un pico estrecho alrededor del mediodía, justo cuando en un hogar típico no hay nadie en casa. El excedente va a la red y se paga a la tarifa de inyección, muy por debajo del precio de compra. Una instalación este-oeste reparte la misma energía en dos picos más planos: uno por la mañana y otro a última hora de la tarde. Eso encaja mucho mejor con el consumo de quien desayuna por la mañana y cocina por la noche.

En números, eso desplaza la cuota de autoconsumo. Una instalación al sur sin batería llega, según el hogar, a un 25 a 30 por ciento de autoconsumo; una este-oeste, a un 30 a 40. Con una diferencia de unos 27 céntimos entre el precio de compra y la tarifa de inyección, este efecto puede compensar total o parcialmente el 15 por ciento menos de rendimiento.

A eso se suma una ventaja práctica: en un tejado este-oeste se pueden aprovechar los dos faldones. Donde un tejado al sur admite 20 módulos, este y oeste juntos admiten 40. El menor rendimiento por módulo se compensa con más módulos, siempre que el inversor esté dimensionado para ello y el presupuesto lo permita.

La decisión depende, por tanto, de lo que quieras. El máximo rendimiento anual por módulo habla a favor del sur. La mayor cantidad posible de electricidad autoconsumida y una curva de generación más uniforme hablan a favor del este-oeste.

8La sombra pesa más que cualquier optimización del ángulo

Todo lo dicho hasta ahora vale para una superficie despejada. En cuanto entra en juego una sombra, los órdenes de magnitud cambian de forma drástica, y a la baja.

La razón está en el cableado. Los módulos se conectan en serie formando strings, y un string solo da tanta corriente como deja pasar su eslabón más débil. Un solo módulo sombreado puede, por tanto, estrangular todo el string. Los módulos modernos lo limitan a zonas parciales con diodos de bypass, y los optimizadores de potencia o los microinversores lo resuelven en gran parte, pero ninguna de las dos cosas es gratis.

Así que, antes de cualquier cuestión de ángulos, comprueba: ¿qué hay al sur, al sureste y al suroeste del tejado? Los árboles crecen, y el árbol del vecino que hoy no molesta puede alcanzar la fila inferior de módulos dentro de diez años. Chimeneas, antenas, buhardillas, parabólicas y edificios vecinos van en la misma lista.

La estación del año es especialmente traicionera. Una sombra que en junio apenas roza el tejado lo cruza de lleno en octubre, porque el sol está entonces unos 20 grados más bajo. Quien compruebe las sombras debe hacerlo pensando en el invierno, no en pleno verano.

Si una parte de la superficie queda sombreada sin remedio, la mejor respuesta suele ser dejarla libre en lugar de salvarla con tecnología. Un módulo que solo produce la mitad del tiempo rara vez recupera su coste.

9Introducir los valores en la calculadora

Ahora tienes dos números: un azimut en grados y una inclinación en grados. En SolarFinder los introduces directamente en los controles «Orientación del tejado» y «Ángulo de inclinación». Si no quieres medir a mano, abre la app en el móvil y deja que la brújula y el sensor de inclinación capten ambos valores de una vez.

La calculadora muestra de inmediato una estimación: la irradiación en tu latitud multiplicada por el factor de orientación, el factor de inclinación y un performance ratio de 0,82. Ese 0,82 es la partida que agrupa todo lo que se pierde entre la superficie del módulo y el contador: pérdidas en los cables, rendimiento del inversor, temperatura, suciedad, envejecimiento. Uno o dos segundos después carga los valores horarios de PVGIS para tu ubicación y exactamente esa orientación y simula el año hora a hora; a partir de ese momento se muestra la cifra de PVGIS. Sin conexión con PVGIS se queda la estimación.

Como referencia, siempre orientado al sur con 35 grados de inclinación y según la media de PVGIS de 2005 a 2020: Viena alcanza unos 1.121 kilovatios hora por kilovatio pico y año, Múnich 1.065, Berlín 1.007, Colonia 987 y Hamburgo 928. La diferencia entre Hamburgo y Múnich es, por tanto, de un 15 por ciento aproximadamente, más que la diferencia entre la orientación sur y suroeste.

Multiplicado por el tamaño de la instalación, eso da el rendimiento anual. Una instalación de 4 kWp en Berlín, sobre un tejado orientado al suroeste con 40 grados de inclinación, llega así a unos 3.860 kilovatios hora al año.

10Errores frecuentes

Confundir la dirección de la cumbrera con la orientación. Siempre se refiere a la dirección hacia la que mira la superficie; con una cumbrera norte-sur, los faldones miran al este y al oeste, no al norte y al sur.

Medir sobre el campo de módulos ya montado. La estructura de montaje y el inversor distorsionan la brújula. Mide antes o a cierta distancia.

Querer ser demasiado preciso con la inclinación. Entre 25 y 55 grados la curva es tan plana que la precisión de la medición da igual. Ese tiempo está mejor invertido en comprobar las sombras.

Pasar por alto la sombra de invierno. Quien comprueba en julio está comprobando la situación más favorable del año.

Descartar el este-oeste sin más. El menor rendimiento anual dice poco sobre cuánta electricidad se autoconsume al final, y solo esa ahorra el precio de compra completo.

Adoptar el óptimo calculado en cubiertas planas. Un montaje empinado cuesta superficie, porque si no las filas se hacen sombra entre sí. En la práctica ganan 15 a 25 grados, aunque sobre el papel 40 sería mejor.