El rendimiento de las células fotovoltaicas:
El rendimiento de los módulos fotovoltaicos representa la eficiencia con la que una placa solar y la totalidad de sus células convierten la energía solar en energía eléctrica (efecto fotoeléctrico). Cuanto mayor es el rendimiento, el módulo genera una mayor cantidad de kWh de energía por vatio de capacidad de potencia.
Existen módulos fotovoltaicos considerados de alta eficiencia que generan una mayor cantidad de electricidad, para unas mismas condiciones de trabajo, en comparación con aquellos modelos estándar.
Este rendimiento es un valor específico de cada tipo de módulo y el dato es proporcionado en sus especificaciones técnicas por el propio fabricante. ¿Te has preguntado alguna vez cómo funciona una placa solar?
En la actualidad, a pesar de que los módulos fotovoltaicos están diseñados para ofrecer el máximo rendimiento, estos valores de actuación de los paneles se mueven entre el 75% y el 85% de la capacidad nominal indicada en las especificaciones y gran parte de la responsabilidad es el nivel de temperatura que alcanzan estas estructuras. Otros factores que también pueden afectar es la ubicación geográfica, la orientación y la inclinación.
Además, este aumento de la temperatura, es también de afección al resto de componentes de la instalación, como lo son inversores y transformadores, por ello será preciso tener un especial cuidado con la totalidad del sistema generador.
Datos numéricos de pérdidas y sus factores de afección:
Cuando cualquier elemento está expuesto a numerosas horas de sol, es relativamente fácil que este comience a calentarse en gran medida, con la acumulación del calor absorbido. Si hablamos de este fenómeno en los módulos fotovoltaicos, es si cabe un proceso a un nivel más elevado.
A parte del calor que de por sí recoge de la radiación solar incidente, un panel fotovoltaico también cuenta con otro tipo de calor propio, el calor producido por el trabajo de sus células fotovoltaicas en el proceso de generación de energía eléctrica. La ciencia física nos enseña que todo trabajo (como el movimiento de electrones), genera un dato en forma de calor.
Otra fuente de calor, que también suma al calor total es la temperatura acumulada entre el propio módulo y el paramento sobre el que está ubicado. En ocasiones, este espacio creado hace de almacén térmico tanto de la temperatura que genera el panel, como la emitida por el elemento. A pesar de que los datos de calor generados por el trabajo eléctrico y por la acumulación tras el panel, son valores prácticamente despreciables frente a la temperatura exterior alcanzada, se considera una afección conjunta hacia la capacidad de captación de energía del módulo.
Según los datos obtenidos en numerosas observaciones, los paneles fotovoltaicos sufren pérdidas en su rendimiento a partir de que sus células alcancen una temperatura de 25ºC, un valor fácil de alcanzar en la mayoría de las localizaciones; y en este escenario se estiman valores de pérdidas de rendimiento entre -0.38%/ºC hasta los -0.41%º/C.
En algunos lugares de España, en el verano, es fácil contar con temperaturas ambiente de más de 40ºC, con los factores anteriormente citados, los paneles fotovoltaicos pueden alcanzar temperaturas de más de 60ºC, las pérdidas por módulo en este caso alcanzarían un mínimo del 15%.
¿Cómo minimizar estas pérdidas por temperatura?
Los paneles fotovoltaicos, como su propio nombre indica, precisan de la luz del sol (foto) para realizar su trabajo, de prescindir de ella resultarían ser herramientas inútiles; de igual forma tampoco se puede “eliminar” el calor presente que tanto afecta al rendimiento, aún así, existen algunas estrategias que minimizan el efecto de este calor acumulado en los módulos.
La fotovoltaica en su modalidad de autoconsumo, goza de un gran protagonismo en la actualidad, por ello, reducir ese nivel de calor en módulos ubicados en cubiertas de edificios, reduce también la carga térmica que pueda transmitirse al edificio.
Dependiendo de la disposición del panel o paneles ya sea en cubiertas planas o inclinadas, estos pueden ubicarse con un pequeño espacio entre módulo y superficie de tal forma que permita el paso de pequeñas corrientes de aire que impidan la acumulación de calor, a modo de cubierta ventilada, un efecto que se consigue mejor en estructura de paneles con inclinación.
Para el caso de grandes campos de generación fotovoltaica, también pueden estudiarse algunas estrategias que limiten esa concentración de calor. En este caso un estudio previo al diseño de la planta, podría proponer la ubicación de la misma en zonas donde la topografía permita corrientes naturales de aire, o también, en zonas cercanas a lugares donde se encuentren grandes extensiones vegetales o de bosques que minimicen la acumulación de calor en el lugar.
