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Paneles Solares de Silicio

Datos Anunciados y la Realidad

Módulos fotovoltaicos (a veces llamados ‘paneles o placas solares’) cristalinos de silicio son los más comunes y, a pesar de nuevos desarrollos, los más instalados. Con razón: la tecnología es comprobada desde hace muchos años y aguantan 30 años y más sin ningún problema. Aparte de una limpieza ocasional, no necesitan ningún mantenimiento.

Aquí queremos llamar la atención a algunos factores que son importantes a considerar y que hacen la diferencia entre buenos paneles y los que no son tan buenos.

La eficiencia de los paneles solares puede variar considerablemente. Solamente en condiciones excepcionales una placa rinde los valores anunciados. En la vida real, aunque en las mejores condiciones bajo el sol del medio día, un panel produce solamente entre 75 y 85% de su capacidad.

Hay varias razones y una causa es la forma de medir. Los valores de las placas anunciados por los fabricantes se mide con un flash de luz, usando un estándar STC (Standard Test Conditions) lo que no replica las condiciones de un panel instalado en la intemperie. El video más abajo de la página muestra esta forma de medición en el minuto 3:40 en adelante.

La temperatura y el rendimiento de las placas solares de silicio

Los datos, según este estándar STC, se determina a una temperatura de 25° Celsius de las celdas con una radiación solar de 1kW/m² y una masa de aire de 1.5. En realidad, instaladas bajo el sol, la radiación raras veces alcance este valor y las placas se calientan frecuentemente hasta 50° Celsius o más y rinden menos!

Importante para saber y considerar es que el rendimiento de las placas cristalinas de silicio disminuye entre 0.3% y 0.7% por cada grado adicional según modelo y calidad. Por eso, un panel solar en la vida real produce considerablemente menos electricidad de lo anunciado. Así es lógico que un panel que funciona bien en grandes alturas con temperaturas moderadas, no tiene el mismo comportamiento en el calor de la Amazonía o la Costa. Esta reducción del rendimiento con el aumento de la temperatura también es razón para la necesidad de una ventilación adecuada de los paneles.

Este efecto de la temperatura sobre las placas 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 las placas a un valor insuficiente para llenarlas!

Esta influencia de la temperatura sobre el voltaje y la corriente de una celda solar es ilustrado en la gráfica a la derecha.

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

Empresas serias especifican estos datos para cada placa individual y proporcionan además el valor de sus paneles según 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).

Es entonces necesario estudiar los datos de los paneles en detalle para conocer el rendimiento real de las placas solares en diferentes condiciones. Productos que no son certificados o no mencionan estos datos pueden tener un rendimiento considerablemente peor. Las placas de calidad inferior y los que no pasan los tests mínimos son vendidos muy baratos en algunos mercados. Tomando estas consideraciones en cuenta, muchas ‘ofertas’ ya 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 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 las placas. Una sola celda con una alta resistencia interna no solamente inhibe el flujo de la electricidad, puede causar un calentamiento puntual hasta más de 100 grados.

Estos factores determinan la diferencia entre módulos de alta y baja calidad. Entonces hay tener un poco de cuidado cuando los fabricantes anuncian un rendimiento muy alto de sus celdas solares; las celdas si, pero no necesariamente el rendimiento de las placas.

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.

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).

Paneles solares: un video sobre la producción

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.