Paneles Solares de Silicio

Datos Anunciados y la Realidad

Módulos fotovoltaicos (a veces llamados 'paneles solares o placas solares') cristalinos de silicio son los más comunes y, a pesar de nuevos desarrollos, los más instalados al nivel mundial (87%). Con razón: la tecnología es comprobada desde hace décadas y su vida supera sin problemas 30 años. Módulos de calidad vienen con una garantía de rendimiento mínimo de 80% en 25 años. Fallos ocurren en menos de 1%, y la mayoría es causado por daños externos. Aparte de una limpieza ocasional, no necesitan ningún mantenimiento.

Existen módulos producidos de celdas monocristalinas y policristalinas. La diferencia del rendimiento entre ambos se redujó en los últimos años a niveles negligibles. En la práctica, el precio más alto por la fabricación más complicada de los módulos monocristlinos justifica su aplicación solamente en casos especiales. La vida y las garantías son iguales.

Queremos llamar la atención a algunos factores que son importantes a considerar y que causan la diferencia entre buenos y no tan buenos módulos.

Rendimiento de paneles solares

Curva real (NOCT) vs. curva STC (lo anunciado)

La eficiencia de los paneles solares varia considerablemente. Solamente en condiciones excepcionales un módulo rinde la energía anunciada por el fabricante. En la vida real, aunque en las mejores condiciones bajo el sol del medio día, un panel puede producir solamente entre 75 y 85% de su capacidad nominal.

Hay varias razones y una causa es la forma de medir. Los valores de los módulos anunciados por los fabricantes se mide momentaneamente con un flash, usando el estándar STC (Standard Test Conditions). Esta forma permite un control durante la fabricación, pero no refleja el rendimiento de un panel instalado en la intemperie. El video más abajo de la página muestra esta forma de medir con un flash en el minuto 3:40 en adelante.

Temperatura y la Eficiencia de las Módulos Solares

Los datos, según este estándar STC, se determinan a una temperatura de 25° Celsius de las celdas con una radiación solar de 1kW/m² y una masa de aire de 1.5 AM ('Air-Mass'). En realidad, la radiación raras veces alcance este valor y las placas se calientan frecuentemente hasta 50° Celsius o más. Importante es que todos los paneles solares, con excepción de los orgánicos (tipo Graetzel) disminuyen su rendimiento con el calor entre 0.3% y 0.7% por cada grado Celsius adicional según modelo y calidad. Esta pérdida en módulos policristalinos es algo menor que en los monocristalinos.

Por eso, un panel solar en la vida real produce considerablemente menos electricidad de lo anunciado. Este explica que un panel rinde más en alturas con temperaturas moderadas que en el calor de la Amazonía o la Costa. Una buena ventilación de los paneles tiene un efecto considerable sobre el rendimiento.

Este efecto de la temperatura puede resultar en la paradoja que bajo un sol muy intenso y con poca ventilación, de repente las baterías ya no se cargan por completo. - No por falta de radiación solar, sino por la alta temperatura que reduce el voltaje de los paneles a un valor insuficiente para cargarlas!

Valores Reales

Para obtener mejores valores, la Comisión de Energía de California (California Energy Commission) mantiene una tabla con datos más realistas de paneles solares elaborada bajo condiciones PTC (PVUSA Test Conditions). Esta comisión mide la eficiencia usando la temperatura del aire (en vez de la celda) a 20° Celsius y así logra valores más realistas. Comparando los datos del fabricante (STC) con los de la comisión a veces puede ser sorprendente.

datos noctEmpresas serias especifican estos datos para sus módulos y proporcionan el valor PNOCT (Power at Nominal Operating Cell Temperature), el rendimiento a la temperatura normal de la placa bajo condiciones realistas y estandarizadas (Irradiancia de 800 W/m2, Temperature del aire de 20°C, velocidad de aire de 1 m/s y una montura abierta). Vea el ejemplo a la derecha.

Es entonces útil estudiar los datos de los paneles en detalle para conocer el rendimiento real de los módulos solares bajo diferentes condiciones. Productos que no son certificados o no mencionan estos datos pueden tener un rendimiento considerablemente menor una vez instalados. Estos paneles de calidad inferior y los que no pasan los tests mínimos se consiguen a precios baratos en algunos mercados. Pero tomando estas consideraciones en cuenta, muchas 'ofertas' no las son!

Celda Solar vs Módulo (o Panel) Solar

Paneles cristalinas son compuestos de celdas individuales. Cada celda produce según tipo y radiación solar un voltaje de entre 0.35 y 0.65V. Un panel por ejemplo de 12 Voltios contiene 36 celdas conectadas en serie logrando un voltaje nominal de aproximadamente 18V, suficiente alta para cargar baterías de 12V también bajo condiciones difíciles. Por la demanda de alimentar la red pública con sistemas más poderosos, la tendencia es producir paneles solares cada vez más grandes para generar un voltaje mayor, mejorar la eficiencia en reducir contactos y cables, y lograr mejores precios por vatio. La mayoría de estos paneles son compuestas de 60 celdas (aprox. 30V) o 72 celdas (aprox. 36V) con una capacidad hasta más de 400W.

Juntar estas celdas es delicado y puede ser causa de considerables perdidas. Por ser conectadas en serie, aparte de la calidad de las uniones eléctricas, es importante usar celdas de características iguales: es como en una cadena, donde el eslabón más débil determina la fuerza de todo el sistema. Así se explica los a veces grandes discrepancias entre la eficiencia de celdas individuales y la de los paneles. Una sola celda con una alta resistencia interna no solamente inhibe el flujo de la electricidad, puede causar un calentamiento puntual hasta más de 100ºC ('hot spot').

Estos factores contribuyen a la diferencia entre módulos de alta y baja calidad. Por ejemplo, hay que tener cuidado cuando celdas son anunciados con un rendimiento muy alto; las celdas quizás si, pero no necesariamente refleja el rendimiento de los paneles, que puede ser mucho más bajo.

Esta influencia de celdas individuales sobre el rendimiento entero del panel también es un factor importante durante el uso. Sombra o suciedad sobre algunas pocas celdas de un panel solar reducen el rendimiento de la placa en forma desproporcionada.

Paneles solares: un video sobre la producción

Aquí hay un video sobre la producción de paneles solares demostrando el proceso de la fabricación. No es difícil, pero con poca imaginación se capta las posibilidades para fallas que pueden ocurrir por ejemplo si las celdas no son iguales, las soldaduras son de baja calidad, el ambiente no es limpio o se trabaja con poco cuidado. Muestra también las condiciones 'de laboratorio' del estándar STP para medir el rendimiento de un panel (minuto 3:45 en adelante).

Estos son solamente algunos factores que se olviden fácilmente. Existen otros que pueden ser importantes a considerar, por ejemplo el comportamiento de las placas bajo luz difuso (importante durante temporadas de neblina), o la polaridad de las placas.

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