¿Cómo afecta la temperatura a la eficiencia de los paneles solares?
Muchas personas ahora colocan paneles solares fotovoltaicos en sus techos para aprovechar las ganancias al vender energía a la red. Por cada kWh de electricidad producida, independientemente de si la usas en casa o la vendes a la red, obtienes una determinada cantidad en céntimos por kWh. No hace falta decir que maximizar la cantidad de electricidad producida (es decir, la cantidad de kWh) es clave para garantizar buenos rendimientos de las inversiones y acortar los períodos de recuperación. Por lo tanto, no sólo puede empezar a ganar dinero produciendo electricidad a través de los subsidios disponibles, sino también utilizar la electricidad que produce para reducir sus facturas.
Influencia de la temperatura en la electricidad producida.
Uno de los factores clave que afectan la cantidad de electricidad producida por los paneles solares es la temperatura a la que operan. Es fácil suponer que más sol y, por tanto, más calor producen más electricidad, pero esto es erróneo. Los distintos paneles solares reaccionan de forma diferente a la temperatura ambiente de funcionamiento, pero en todos los casos la eficiencia de un panel solar disminuye a medida que aumenta la temperatura, es decir, lo contrario de lo que intuitivamente se piensa.
¿Alguna vez ha notado cómo una pantalla LCD, como la de su calculadora o la de su teléfono celular, cambia de color cuando se expone a temperaturas extremadamente frías o calientes? La temperatura afecta la forma en que la electricidad fluye a través de un circuito eléctrico al cambiar la velocidad a la que viajan los electrones. Esto se debe a un aumento en la resistencia del circuito que resulta de un aumento de temperatura. Asimismo, la resistencia disminuye al disminuir la temperatura.
Imagínese salir a correr por el desierto cuando hace 43°C. ¿Crees que a tu cuerpo le gustaría trabajar duro en esas condiciones? Ahora imagina el mismo paseo en una hermosa y fresca tarde de otoño con una ligera brisa. ¿Bajo qué condiciones climáticas funcionaría mejor tu cuerpo? De la misma manera que las capacidades del cuerpo humano cambian según las condiciones climáticas, el rendimiento de un panel solar fotovoltaico depende de sus condiciones de funcionamiento.
Los paneles solares funcionan mejor en determinadas condiciones climáticas, pero como el clima siempre cambia y los ingenieros están instalando paneles solares en todo el mundo en diferentes regiones climáticas, la mayoría de los paneles no funcionan en condiciones ideales. Por eso es importante que los ingenieros comprendan cómo reaccionan los paneles a diferentes condiciones climáticas.
Con este conocimiento, pueden diseñar formas de mejorar la eficiencia de los paneles solares que funcionan en condiciones subóptimas. En algunos casos, diseñan sistemas de refrigeración para mantener los paneles dentro de determinadas temperaturas.
Por ejemplo, las plantas de energía solar fotovoltaica en climas extremadamente cálidos pueden pasar un líquido frío detrás de los paneles para disipar el calor y mantenerlos frescos. Esto es similar a cómo tu cuerpo podría sudar como una forma de mantenerse fresco si estuvieras corriendo con una temperatura del aire de 43°C.
El coeficiente de temperatura.
El impacto de la temperatura en la eficiencia de los paneles solares se conoce como coeficiente de temperatura. Si observa la hoja de datos proporcionada por el fabricante del panel solar, se referirá a un término normalmente descrito como coeficiente de temperatura pMax. Este valor, que normalmente se expresa en porcentaje negativo, revela el impacto de la temperatura en el panel.
Los paneles solares fotovoltaicos se prueban a 250 °C, por lo que el porcentaje del coeficiente de temperatura ilustra el cambio en la eficiencia a medida que aumenta o disminuye en un grado. Por ejemplo, si el coeficiente de temperatura de un tipo particular de panel es -0,5%, por cada aumento de 10°C, la salida máxima del panel se reducirá en un 0,5%.
Así, en un día caluroso, cuando la temperatura del panel puede alcanzar los 450°C, un panel con un coeficiente de temperatura del -0,5% daría como resultado una reducción máxima en la potencia de salida del 10%. Por el contrario, si fuera una mañana soleada de invierno, los paneles serán más eficientes. Cada tipo de célula solar tiene un coeficiente de temperatura diferente, que se describe a continuación:
- Tanto las células monocristalinas como las policristalinas tienen un coeficiente de temperatura pMax de entre -0,45% y -0,50%.
- Los paneles de película delgada de base amorfa tienen una clasificación entre -0,20% y -0,25%.
- Las células solares híbridas actualmente en el mercado se encuentran en el medio con un coeficiente de temperatura pMax de entre -0,32%
¿Qué puedes hacer para evitar que tus paneles se sobrecalienten?
En primer lugar, en el proceso de fabricación de paneles fotovoltaicos, las empresas utilizan un sustrato térmicamente conductor que ayuda a escapar el exceso de calor de la capa de vidrio.
Su instalador de paneles solares también intentará garantizar un flujo de aire libre por encima y por debajo de los paneles solares cuando estén montados, levantándolos unos centímetros del techo. También puede agregar sistemas de ventilación o ventiladores a su sistema solar fotovoltaico para ayudar a mover el aire alrededor de los paneles.
Sin embargo, es importante asegurarse de intentar instalar sus paneles fotovoltaicos donde haya una ventilación natural decente, que por supuesto es sólo otro factor a considerar al elegir la ubicación para su sistema fotovoltaico.
Refrigeración activa o pasiva de paneles fotovoltaicos
Los paneles se pueden enfriar de forma activa o pasiva. Un sistema activo requiere una fuente de energía externa para funcionar. Un sistema pasivo no requiere energía adicional. Un ejemplo de sistema pasivo podría ser una serie de paneles colocados a 60 cm del techo, para permitir que el aire fluya naturalmente detrás de los paneles y disipar algo de calor, o un techo de color blanco que impida que las superficies alrededor de los paneles se calienten y causen ganancia de calor adicional.
Un sistema activo podría tener ventiladores para soplar aire sobre los paneles o bombear agua detrás de los paneles para alejar el calor. Se puede utilizar un sistema de enfriamiento activo en algunas situaciones donde la eficiencia agregada a los paneles es mayor que la energía necesaria para hacer funcionar el sistema, como en el caso de una planta de energía solar en un desierto. También se pueden utilizar en situaciones en las que se pueda lograr un propósito adicional, como el calentamiento de agua sanitaria.