Factores que afectan al rendimiento de las instalaciones fotovoltaicas

Revisamos en este artículo los principales factores que afectan al rendimiento de los sistemas fotovoltaicos. Un sistema fotovoltaico produce energía en proporción a la intensidad de la luz solar en la superficie del panel fotovoltaico. Pero el rendimiento solar puede variar sustancialmente. Hay otros factores que afectan al rendimiento del sistema de energía solar. Estos factores deben ser comprendidos de forma que el cliente tenga unas expectativas realistas sobre los beneficios del sistema en momentos de clima variable. Veamos uno por uno estos factores:

• Condiciones de ensayo standard: Los módulos solares producen energía DC. El rendimiento de los módulos solares es determinado por el fabricante en unas condiciones standard (Standard Test conditions ó STC). Las condiciones son temperatura de la célula 25 ºC; irradiancia solar (intensidad) = 1000 W/m2 (a menudo referido como intensidad luminosa pico, y es comparable a la intensidad durante un mediodía de verano. Un fabricante que clasifica el rendimiento de un módulo solar en 100 W de energía bajo condiciones STC, gabrica un módulo con una tolerancia de producción de +/- 5 %. Eso quiere decir que el módulo producirá de 95 w a 105 w.
• Temperatura: La potencia del módulo se reduce cuando la temperatura se incrementa. Cuando se opera sobre un tejado, el módulo se calentará sustancialmente, alcanzando su temperatura interior valores que van de 50 - 75 ºC. De esta forma, para módulos cristalinos, un factor de reducción de temperatura típico recomendado por el CEC(California Energy Commission) es el 89 % o 0,89. De esta forma un módulo típico de 100 vatios operará a aproximadamente 85 w (95 w x 0,89 = 85 vatios) en el mediodía de un día de primavera u otoño, bajo buenas condiciones de luminosidad.
• Suciedad y polvo: Polvo y suciedad pueden acumularse en la superficie del módulo solar y bloqueando la luz. Dependiendo de lo lluvioso del sitio se limpiará más o menos. Un factor típico de reducción es del 93 % 0 0,93 %. Así, un módulo de 100 w operando con polvo acumlado trabajaría a 79 w.
• Pérdidas por acoplamiento y cableado: La máxima energía suministrada por un panel fotovoltaico es siempre la suma de la salida máxima de los módulos individuales. Esta diferencia es un resultado de ligeras inconsistencias en el rendimiento de un módulo al siguiente llamado desacoplamiento y origina una pérdida de energía del 2 % en el sistema. También se pierde por la resistencia en el cableado del sistema. Estas pérdidas deben mantenerse al mínimo mediante aplicación de procedimientos adecuados, pero es difícil conseguir que bajen del 3 %.
• Pérdidas de conversión DC a AC: La conversión de energía DC/AC o viceversa genera siempre pérdidas. Algunos fabricantes hablan de eficiencias pico del 92-94 %, pero en inversores nuevos medidos en condiciones controladas. En la práctica es común encontrar el 88 %, aunque el tiempo de uso y las características de cada inversor pueden generar conversiones de una eficiencia del 80 % en muchos casos. La aproximación que suele utilizarse en los cálculos es del 90 % o 0,90.

En conclusión, la producción de un panel solar de 100 w sobre el que se tienen en cuenta todas estas pérdias trasladaría a alterna aproximadamente 68 vatios durante el mediodía de un día claro. Sabemos que mucha gente ha utilizado una producción más elevada en sus estimaciones, pero esto es lo que hay.

Bibliografía: A guide to photovoltaic (PV) system design and installation. California Energy Commission. Energy Technology Development Division