¿Qué son los paneles fotovoltaicos bifaciales?
Los módulos solares fotovoltaicos bifaciales ofrecen muchas ventajas sobre los paneles solares tradicionales. Se puede producir energía desde ambos lados de un módulo bifacial, aumentando la generación total de energía. Suelen ser más duraderos porque ambos lados son resistentes a los rayos UV y los problemas potenciales de degradación inducida (PID) se reducen cuando el módulo bifacial no tiene marco. Los costos de equilibrio del sistema (BOS) también se reducen cuando se puede generar más energía a partir de módulos bifaciales en un espacio más pequeño.
Los paneles solares bifaciales generan energía solar tanto a partir de la luz solar directa como de la luz reflejada (albedo), lo que significa que son esencialmente paneles de doble cara. Esta es una gran diferencia con los paneles solares de un solo lado más comunes, que generan energía solo en el lado expuesto al sol.
La energía solar bifacial no es nueva. De hecho, las primeras células solares producidas por los Laboratorios Bell en 1954 eran bifaciales. Sin embargo, a pesar de su potencial para una mayor eficiencia, los paneles solares bifaciales no cuentan con la adopción generalizada de los paneles solares monofaciales, en parte debido a su costo relativo y las condiciones ambientales más específicas que requieren.
Algunas empresas con módulos bifaciales actualmente en el mercado incluyen LG, LONGi, Lumos Solar, Prism Solar, Silfab, Sunpreme, Trina Solar y Yingli Solar. A medida que más y más fabricantes comienzan a producir, los módulos bifaciales parecen ser un producto de nicho que se está incorporando a la corriente principal.
¿Cómo funcionan las células solares bifaciales?
Al capturar el albedo y la luz solar directa, aumenta la cantidad de electricidad generada por cada panel bifacial, lo que significa que es necesario instalar menos paneles solares.
A diferencia de los paneles solares de un solo lado, están hechos de vidrio transparente, lo que permite que algo de luz pase y se refleje en la superficie de debajo. Para aumentar aún más la cantidad de luz que entra, utilizan vidrio en lugar de marcos metálicos o líneas de rejilla para mantenerlos en su lugar. El cristal es templado para reducir los rayones.
Por lo demás, se comportan igual que otros paneles fotovoltaicos: utilizan silicio cristalino para absorber la luz solar y convertirla en corriente eléctrica. La parte posterior de un panel solar de doble cara generalmente comparte sus circuitos con la parte frontal, lo que aumenta la eficiencia sin aumentar los circuitos.
Paneles solares de doble cara y de una sola cara.
Los paneles bifaciales pueden generar hasta un 9% más de electricidad que los paneles de una sola cara, según una investigación reciente del Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL), una división del Departamento de Energía de Estados Unidos. Al igual que con los paneles de un solo lado más eficientes, esto significa que es necesario instalar menos paneles, así como el hardware asociado, como soportes de panel, inversores y cables, lo que reduce tanto los costos de hardware como los costos de mano de obra.
La tecnología solar fotovoltaica es menos eficiente a temperaturas más altas, lo que otorga a los paneles bifaciales otra ventaja. Debido a que están hechos de vidrio sin el respaldo de aluminio que absorbe el calor de los paneles de una sola cara, tienen temperaturas de trabajo más bajas, lo que aumenta su eficiencia.
Los paneles de doble cara no necesitan conexión a tierra, ya que carecen de estructuras metálicas que potencialmente puedan conducir electricidad. Y debido a que su construcción los hace más duraderos, a menudo tienen garantías más largas: 30 años en lugar de 25 para los paneles de una sola cara.
Debido a que los paneles bifaciales dependen más de la radiación solar difusa, son más eficientes que los paneles de una sola cara en climas nublados o en cualquier lugar donde haya menos luz solar directa y un mayor porcentaje de insolación difusa indirecta. Por la misma razón, los paneles de doble cara son más eficientes durante períodos más largos del día, cuando todavía hay luz solar difusa pero ninguna incide directamente sobre los paneles.
Los paneles bifaciales también pueden beneficiarse más de los seguidores solares para seguir al sol durante todo el día. Con monitoreo, un estudio mostró que la electricidad generada aumentó un 27% en comparación con los paneles de una sola cara y un 45% en comparación con los paneles bifaciales de inclinación fija. Otro estudio con resultados similares determinó que los paneles bifaciales sobre seguidores solares redujeron los costos de electricidad en un 16%.
¿Dónde están indicados los paneles de doble cara?
En general, los paneles de doble cara no son adecuados para tejados residenciales por diversas razones. Para reducir la sombra subyacente, los paneles solares de doble cara generalmente deben colocarse más altos que la superficie reflectante debajo, por lo que no se pueden instalar cerca de la superficie del techo.
Incluso si pudieran, los techos de colores oscuros absorben la luz en lugar de reflejarla. Los paneles de doble cara también son más pesados, lo que los hace más difíciles de instalar y limita sus casos de uso. Es posible que los techos más antiguos tampoco puedan soportar el peso adicional o acomodar las estructuras de soporte requeridas por los paneles de doble cara.
Finalmente, los paneles de doble cara son más caros y los costos de mano de obra son más altos, lo que hace que los costos iniciales totales más altos sean prohibitivos para muchos clientes residenciales de pequeña escala. Sin embargo, el coste adicional de los paneles es inferior al 10%, según la misma investigación del NREL citada anteriormente, por lo que se compensa con la eficiencia adicional de los módulos. Si el propietario tiene un techo que soporte energía solar de doble cara y la capacidad para financiar la inversión, vale la pena.
Otras superficies, sin embargo, son lugares ideales. Los edificios con techo plano pintados en colores más claros pueden tener paneles de doble cara montados, al igual que marquesinas de estacionamiento, patios de piscinas, terrazas, pérgolas, porches, toldos y otras estructuras de sombra. Los sistemas de suelo que cubren materiales ligeros como hormigón, arena, grava o tejas también son excelentes candidatos.
Debido a los casos de uso preferidos de la energía solar bifacial, las granjas solares comunitarias y de gran escala han adoptado más rápidamente la tecnología, ya que sus opciones para el diseño de montaje y la ubicación no se limitan a los tejados. En estas situaciones, el costo nivelado de los paneles bifaciales puede ser entre un 2% y un 6% menor que el de los paneles de una sola cara.
Al requerir soportes más altos que los paneles solares monofaciales, los paneles solares bifaciales pueden integrarse más fácilmente en un sistema agrofotovoltaico, que combina la agricultura con la generación de energía solar. Los cultivos se pueden cultivar más fácilmente en las montañas más altas, mientras que las vacas y ovejas que pastan pueden beneficiarse de la sombra proporcionada por los paneles, lo que hace que la tierra sea un 60% más productiva al combinar las dos funciones.