La verdadera potencia de los paneles solares

Cuando se habla de instalaciones de energía solar o eólica es común utilizar los parámetros de potencia instalada, con la unidad de medida en Watts, pero existen algunos conceptos que frecuentemente causan confusión y problemas a usuarios y aficionados al momento de planificar una instalación fotovoltaica.

Un Watt representa la potencia eléctrica producida por una diferencia de potencial de un voltio y un amperio, por lo tanto la medición se realiza en un determinado instante o se refiere como una potencia sostenida de forma nominal.

Los sistemas de generación o almacenamiento de energía entregan una potencia a lo largo del tiempo, y si consideramos los Watts producidos durante una hora, estaremos calculando los Wh o Watt/hora. Si la potencia no es constante, se realiza mediante el promedio de todas las mediciones en intervalos.

Una instalación de energía se dimensiona tomando como referencia los valores máximos que producen sus componentes en condiciones óptimas. La potencia entregada por los paneles solares se describe como Wp o Watt pico, aunque no significa que no superará esa potencia (a continuación veremos por qué). En las especificaciones del panel, este valor se describe como Pmax o Potencia Máxima.

Especificaciones de un panel solar

En el caso de los inversores, normalmente se los refiere por la potencia nominal de funcionamiento, pero existe una potencia pico que puede ser de 2 o 3 veces la nominal, y la soportan por un breve período de tiempo. Los Watt pico en un inversor determinan los consumos máximos que pueden realizar los artefactos durante un instante.

En el caso de los paneles solares, se comercializan y promocionan tomando como referencia el valor de potencia pico (Wp) y como el nombre ya lo indica, es la potencia máxima que entregará bajo condiciones específicas. Y aquí aparece el primer problema.

Los fabricantes de placas fotovoltaicas realizan controles de calidad normalizados, en condiciones estándar del mercado, permitiendo que a la hora de comparar las especificaciones se hagan sobre situaciones similares de uso. Sin embargo esas condiciones sobre las que se prueban resultan ser mayormente diferentes a las que el panel enfrentará en su vida útil, donde estará colocado a la intemperie, con amplitudes térmicas muy variantes a lo largo del año, más aún si se encuentra en latitudes cercanas a los polos.

Las condiciones establecidas como estándar para las pruebas de módulos fotovoltaicos consisten en una irradiancia de 1000 W/m2 (Watts por metro cuadrado), y 25ºC de temperatura del panel. A simple vista, podemos pensar que si la temperatura promedio de nuestra ubicación es templada, no afectará al panel, pero debemos considerar que estará expuesto a la radiación directa del sol durante todo el día, y probablemente encontraremos que la cara expuesta estará por encima de los 40ºC la mayor parte del día.

La potencia que produce un panel solar varía considerablemente a medida que aumenta su temperatura, se estima en una pérdida de aproximadamente 1% por cada 2ºC sobre la temperatura estándar. Por lo tanto, solo con el aumento de la temperatura estaremos perdiendo un 10% a 15% de la potencia que promete en sus especificaciones. Algunos fabricantes cuentan con modelos especiales para usos específicos que soportan mayores o menores temperaturas, como el caso de los utilizados en el espacio por satélites, o en las bases polares donde deben soportar temperaturas extremadamente bajas.

El siguiente gráfico corresponde al coeficiente de variación en la potencia máxima (Pmax), corriente de cortocircuito (Isc) y tensión a circuito abierto (Voc) en un panel de 260W.

Así como el calor impacta de forma negativa produciendo perdida de potencia, debemos apreciar que a menor temperatura obtenemos mayor potencia, llegando en ocasiones a ser todavía más que la declarada en las especificaciones. Es decir, que un panel de 260W nominales podría entregar hasta un 30% más (340W) si se dan las condiciones de muy baja temperatura y una fuerte irradiancia solar.

Al trabajar en temperaturas por debajo del estándar de 25ºC los paneles solares entregan mayor potencia que la declarada en las especificaciones.

Esta variación hace que en latitudes cercanas a los polos la generación fotovoltaica sea más eficiente, aún cuando reciben en promedio menor cantidad de horas de sol.

Mapa de irradiancia solar, la región de Argentina, Chile y Bolivia se encuentran entre las mayores del mundo.

El otro factor que modifica la potencia corresponde con la irradiancia solar que impacta contra las celdas fotovoltaicas. A grandes rasgos podemos situarlo como el caudal de energía que llega al panel luego de atravesar la atmósfera terrestre, que funciona como filtro para el espectro lumínico, por lo que cuando mayor sea la capa atmosférica, menor será la irradiancia recibida.

La Agencia Internacional de Energías Renovables (IRENA por sus siglas en inglés) permite acceder a un atlas mundial de irradiancia, que debemos tener en cuenta si queremos considerar estos valores.

Volviendo a las especificaciones de los paneles, las pruebas estándar se realizan considerando 1000W/m2 (Watts por metro cuadrado), pero en una instalación real probablemente se alcancen por breves períodos de tiempo, y mayormente la irradiancia recibida rondará los 700 a 800 W/m2. Esta diferencia esta dada por factores como la inclinación del panel hacia el sol, nubosidad, y densidad del aire. Una instalación pequeña probablemente tendrá los paneles anclados en una posición fija, por lo que no apuntaran directo al sol, y solo se producirá una coincidencia durante algún breve lapso de tiempo. En grandes instalaciones, se utilizan seguidores (trackers) que orientan los paneles para mejorar la irradiancia sobre la superficie de captura.

Medición de irradiancia con un solarímetro

La pérdida de potencia por irradiancia en un panel solar puede ser hasta del 50% si el sistema no se configura correctamente, y no se contemplan los factores ambientales de todo el año. Por este motivo, al plantear una instalación se debe realizar el dimensionamiento detallado, aportando ademas un adicional a la potencia deseada.

Es por todo esto que al momento de escoger los paneles fotovoltaicos a utilizar en una instalación, debemos observar el contexto de la instalación en su totalidad, consultar la irradiancia, medir la temperatura a lo largo de todo el año, y apuntar el espacio donde serán ubicados. Sobredimensionar el sistema es una recomendación, aunque debemos hacerlo con cuidado.

En conclusión, la potencia del panel que adquirimos… es solo una referencia.

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