¿Cuánta energía produce un panel solar?

Para saber cuanta energía produce un panel solar debes saber primero que en España tenemos una media 2.500 horas de sol anuales, si esto lo aplicamos a un panel solar de 500W de potencia, tenemos que un un panel solar produce una media de 1.250.000 Vatios hora año, o lo que es lo mismo, 1.250 kWh año. Pero eso es de media, hay zonas con más horas de sol y te enseñaremos cómo calcular esa energía producida.

Calcular cuánto produce un panel solar depende de varios factores (potencia, localización, inclinación...) pero en este artículo te daré las pautas para poder estimar cuál es la producción de un panel solar, o un sistema de paneles solares, y aplicarlo a tú caso concreto.

Como cada sistema de paneles solares es diferente, es difícil decir exactamente cuánta electricidad generaría el tuyo. Pero siguiendo unas pautas, puedes calcularlo fácilmente sea cual sea tu caso.

¿Cuánto produce una placa solar?:

Damos por sabido que ya conoces cómo funcionan las placas solares, y los fundamentos de la energía solar fotovoltaica. Sino, puedes encontrar abundante información en nuestro blog.

Así pues, para calcular la energía generada por un panel solar durante un día (Epanel), debemos usar la siguiente ecuación:

Epanel = Ipanel · Vpanel · HSP · 0,9 [Whd]

Siendo, Ipanel y Vpanel la corriente máxima y tensión máximas del panel, HSP son las horas sol pico, y 0,9 sería el coeficiente del rendimiento del panel (tipicamente 85-90% al descontar ya las pérdidas). La energía resultante estaría expresada en Whd.

Esa sería la energía generada por un solo módulo solar, pero si por ejemplo queremos es saber cuánta va a ser la producción fotovoltaica una instalación de autoconsumo fotovoltaico con varias placas solares, simplemente habría que aplicar la fórmula siguiente:

Egenerador-fotovoltaico = Igenerador-fotovoltaico · Vgenerador-fotovoltaico · HSP · 0,9

La corriente, en este caso, sería la máxima resultante de la asociación de los módulos fotovoltaicos conectados en paralelo de cada rama (string), y la tensión sería la resultante del la suma de tensiones de cada rama (string) conectados en serie.

El símbolo eléctrico que se suele utilizar para representar gráficamente un panel fotovoltaico es el siguiente:

Calcular paneles solares - simbolo eléctrico básico

Conexión en serie y paralelo:

En la mayoría de proyectos fotovoltaicos, sobre todo de las instalaciones solares aisladas y dependiendo de la potencia de la instalación, será necesario asociar varias placas en serie o paralelo para obtener los niveles de tensión y corriente deseados.

Para la conexión de módulos solares fotovoltaicos, hay tres opciones posibles:

  • Conexión de placas solares en Paralelo: se conectan todos los módulos por sus polos positivos y, por separado, por todos los polos negativos. Con esto, lo que conseguimos es aumentar la corriente generada en la rama (suma de las corrientes de cada panel) pero se mantiene la misma tensión que la de uno de los paneles que componen la rama.

En otras palabras, si conectamos los paneles en paralelo, a la salida de la rama tendremos la suma de las corrientes de cada “sub-rama” y la tensión de salida de cada “sub-rama”. Lo vemos mejor con un ejemplo ?

Consideremos que tenemos una instalación fotovoltaica aislada compuesta por 3 ramas en paralelo con, por ejemplo una placa solar de 12V, de tensión nominal máxima 18,4V y corriente máxima de 8,37A.

Si no hubiera pérdidas de ningún tipo (caso hipotético), el esquema de conexión de placas solares en paralelo se podría representar así:

esquema conexion paralelo placas solares

Como podemos ver en el esquema, en color naranja tenemos los valores de salida del sistema de generación fotovoltaico (los llamados paneles solares de 12V por ser usados para sistemas aislados con baterías), donde la tensión de salida que tendremos sería 18,4V (pues los paneles están conectados en paralelo) y la corriente 25,11A (pues al estar en paralelo se suma la corriente de cada rama a, b y c).

  • Conexión de módulos fotovoltaicos en Serie: para este tipo de configuración se conecta el polo positivo de un módulo, con el polo negativo del siguiente, así sucesivamente con cuantos paneles sean necesarios. Con esto se consigue aumentar la tensión y mantener el mismo valor de corriente generada.

La tensión generada será igual a la suma de cada una de las tensiones de cada panel que compone la rama (string), o dicho de otro modo, multiplicamos la tensión unitaria por el número de paneles de la rama, pues siempre debemos conectar paneles de las mismas características unos con otros. Lo vemos entonces con un ejemplo ?

Consideremos que queremos tener unas placas solares para autocaravana, compuesta por una rama con 3 paneles en serie de placas con 37,45V de tensión y 8,98A de corriente máximas. Si no hubiera pérdidas de ningún tipo (caso hipotético), el esquema de conexión de las placas en serie se podría representar así:

Calcular paneles solares - Esquema eléctrico de placas solares conectadas en serie

Como podemos ver indicado en color naranja, a la salida de la rama (c), tendremos la tensión resultante de la suma de cada una de las tensiones de cada panel que componen la rama en serie (112,35V) y la corriente será la misma que la de uno de los paneles (8,98A).

Seguramente estarás pensado, ¿Qué pasa si se avería un panel y tengo que cambiarlo por otro diferente?. Pues imaginemos que, como no encontramos en el mercado el mismo panel, quieres comprar paneles fotovoltaicos con las siguientes especificaciones: 31,40V de tensión y 9,33A de corriente máximas.

Lo que va a suceder al conectar este módulo en serie con los demás paneles ya instalados, es que toda la rama (string) se pondrá a trabajar a la corriente de menor magnitud, en nuestro caso como el módulo SolarWorld SW 290 tiene una corriente (9,33A) mayor que los módulos ya instalados (8,98A), no sufrirá modificaciones la instalación.

En caso de que nuestro módulo tuviese una corriente inferior a los ya instalados, afectará a todo el string y se producirá una caída de producción, por lo tanto no es recomendable usar módulos de sustitución con corrientes inferiores a las de los módulos instalados.

  • Conexión mixta de placas solares: sería la última opción de configuración de las que nos podemos encontrar, en este caso sería una configuración donde encontramos ramas con paneles conectados en serie y a su vez, estas ramas, conectadas en paralelo. Esta configuración se usa cuando debemos lograr unas corrientes y tensiones de salida muy determinadas, y entonces “jugamos” con las opciones que nos dan los distintos tipos de conexionado. Veamos un ejemplo al respecto:

Calcular paneles solares - esquema eléctrico panel solar serie paralelo

Como podemos ver en el esquema eléctrico, en el punto (nodo) (c) de la primera rama (string) tenemos la suma de tensiones de los paneles y la corriente unitaria, en el punto (nodo) (d), que es la salida del sistema, tendremos la misma tensión de salida de cada una de las ramas, pero como corriente de salida será la suma de la corriente de salida de cada una de las ramas, al encontrarse las dos ramas conectadas en paralelo.

Como resumen práctico, digamos que en conexiones en serie la corriente total (de salida) es igual a la de uno de los paneles  que componen la rama (string) y la tensión total (de salida) es la suma de la tensión de cada panel conectado en serie.  En conexiones en paralelo la tensión total (de salida) es igual a la de salida cada rama y la corriente total (de salida) es la suma de corrientes de cada rama.

¿Cuántos kWh produce un panel solar en un día?:

Mapa Solar España horas sol pico
Mapa Solar España horas sol pico

Recuerda que la potencia se mide en Vatios (W) y la energía se mide en Vatios o Kilo Vatios hora (kWh). Partiendo de esa base, estos son los pasos que debes seguir para calcular cuanto produce una placa solar por día:

  1. Anota la potencia del panel (En Vatios).
  2. Anota las Horas Sol Pico anuales de tu localización.
  3. Divide el dato anterior por 365 para tener la media diaria.
  4. Multiplica el dato anterior por la potencia del panel.

Veámoslo con un ejemplo práctico:

  1. Panel solar con 450W de potencia según STC de ficha técnica
  2. localidad con 1.600HSP al año
  3. Media diaria ⇒ 1.600 / 365 = 4,38
  4. Energía diaria = 450W * 4,38 HSP = 1,9kWh/día

Lógicamente esto es un promedio, y por eso hemos utilizado las HSP media diaria. Pero las HSP en Julio serán siempre más que en Enero y el panel solar, y el sistema fotovoltaico, van a tener pérdidas (por orientación, temperatura...) que no estamos teniendo en cuenta, para simplificar, pero que pueden ser de entre un 10 a un 15%. Por eso de que es el promedio diario teórico y sin pérdidas.

¿Cuánta energía produce un panel solar en un mes?:

Para calcular cuanta energía produce una placa solar mensualmente, el procedimiento es exactamente igual que el anterior, solo que en lugar de coger el promedio diario, cogemos el promedio mensual de Horas Sol Pico.

Es decir los pasos para calcular cuánta energía produce una placa solar al mes son:

  1. Anota la potencia del panel (En Vatios).
  2. Anota las Horas Sol Pico anuales de tu localización.
  3. Divide el dato anterior por 12 para tener la media mensual.
  4. Multiplica el dato anterior por la potencia del panel.

Veámoslo con un ejemplo práctico:

  1. Panel solar con 450W de potencia según STC de ficha técnica
  2. localidad con 1.600HSP al año
  3. Media mensual ⇒ 1.600 / 12 = 133,33
  4. Energía Mensual = 450W * 133,33 HSP = 59,99 kWh/mes

Al igual que en el caso de la energía diaria, ten en cuenta que esto es un promedio mensual, y por eso hemos utilizado las HSP media mensual. Pero las HSP en Julio serán siempre más que en Enero y el panel solar, y el sistema fotovoltaico, van a tener pérdidas (por orientación, temperatura...) que no estamos teniendo en cuenta, para simplificar, pero que pueden ser de entre un 10 a un 15%. Por eso de que es el promedio mensual teórico y sin pérdidas.

¿Cuánto produce un panel solar por m2?:

Si quieres saber cuánto produce una placa solar por metro cuadrado, es tan sencillo como dividir cualquiera de los dos cálculos anteriores entre la superficie del panel.

Es decir, sigue el procedimiento de cálculo descrito anteriormente y a mayores estos dos:

  1. Anota la energía mensual, o diaria, o anual, que hayas calculado para tu panel solar.
  2. Anota el tamaño del panel (indicado en la ficha técnica). Como en la ficha suele venir en mm, divide entre 1.000, para pasarlo a metros.
  3. Multiplica el largo y el ancho del panel, anotado en el punto anterior, para obtener el área en m2.
  4. Divide la energía mensual, diaria, o anual, entre el dato del paso anterior.

Veámoslo con un ejemplo práctico:

  1. Energía media mensual: 59,99 kWh/día
  2. Tamaño del panel: 1.038 mm x 2.094 mm ⇒ Dividimos entre 1.000 ⇒ 1,038 x 2,094 metros
  3. Superficie: 2,173 m2
  4. Energía por m2⇒ 59,99 / 2,173 = 27,60 kWh/m2/mes

¿Cuánto produce un panel solar según su eficiencia?:

Este es probablemente el modo más inteligente de comparar dos paneles solares. Es decir, acabas de ver que la potencia de un panel solar es solo una parte, y que esta solo es real durante X horas al día. Lo mismo ocurre con la eficiencia, cuanto más eficiente es un panel solar más energía produce por metro cuadrado.

Vamos a verlo con un ejemplo práctico:

En este ejemplo vamos a comparar cuánto producen dos paneles solares, con diferente eficiencia.

  1. Panel solar de tamaño 1.038 mm x 2.094 mm y una eficiencia de 20,2% y 440W de potencia.
  2. Panel solar de un tamaño 1.032 mm x 1.872 mm y una eficiencia de 22,8% y 440W de potencia.

Ambos paneles se encuentran ubicados en un lugar con 1.600 HSP al año.

Veamos cuanta energía produce, al año, por metro cuadrado el panel 1, con eficiencia 20,2%:

1.600 * 0,202 = 323,2 kWh m2/año ⇒ Esta sería la energía que produce el panel al año, por metro cuadrado.

Veamos cuanta energía produce, al año, por metro cuadrado el panel 2, con eficiencia 22,8%:

1.600 * 0,228 = 364,80 kWh m2/año ⇒ Esta sería la energía que produce el panel al año, por metro cuadrado.

Como puedes apreciar, aunque las potencias de los paneles son iguales (450W) la diferencia es de casi un 13% más de producción de energía con un panel solar de alta eficiencia, que con uno de eficiencia media.

 

Más Ejemplos de cálculo:

Energía generada por un sistema de paneles solares

Bien, una vez comprendido cuánta energía genera un panel solar fotovoltaico y los tipos de conexionados que podemos realizar, vamos por último a exponer un caso práctico donde pongamos en uso lo explicado y, de paso, que sirva para que cualquiera pueda calcular los paneles solares necesarios para sus sistema solar fotovoltaico.

Pongamos que vamos a comprar unos módulos solares con las siguientes características:

  • Tensión de circuito abierto (Voc): 38,4V
  • Tensión máxima (Vmpp): 31,4V
  • Corriente de cortocircuito (Isc): 8,94A
  • Corriente máxima (Impp): 8,37A

Y pongamos que nuestro sistema consta de 10 paneles conectados en 2 ramas en paralelo con 5 paneles en serie por rama.

Vamos a calcular entonces, en función de lo explicado hasta ahora, cuánta energía vamos a obtener de nuestros paneles.

Recordamos que, para saber la energía generada por nuestros paneles, tenemos la fórmula:

Egenerador-fotovoltaico = Igenerador-fotovoltaico · Vgenerador-fotovoltaico · HSP · 0,9

En este caso, como tenemos 2 ramas en paralelo, con 5 paneles en serie por rama, podemos calcular fácilemtne la Igenerador-fotovoltaico y la Vgenerador-fotovoltaico. Si tenemos en cuenta un entorno ideal (sin pérdidas), tendríamos que:

Igenerador-fotovoltaico = Corriente máxima de cada panel · Número de ramas en paralelo = 8,37A · 2 = 16,74A

Vgenerador-fotovoltaico= Tensión máxima de cada panel · Número de paneles en serie en cada rama = 31,4 · 5 = 157V

Nota: Estamos considerando siempre que todos los paneles usados son iguales y que cada rama tiene el mismo número de paneles conectados en serie.

Así pues, la energía generada diariamente, si nos encontramos en una zona con 4 HSP, sería:

Egenerador-fotovoltaico = Igenerador-fotovoltaico · Vgenerador-fotovoltaico · HSP · 0,9 = 16,74A · 157V · 4 · 0,9 = 9.461Whd = 9.46 kWhd

De este modo se puede calcular los paneles solares necesarios para una casa, un hotel, una fábrica… etc.

Otro Ejemplo: ¿Cuántos paneles solares necesito para generar 1 kw de potencia?

En este caso es mucho más sencillo. Imaginemos que necesitas un kit fotovoltaico autoconsumo y que necesitas generar 1kW de potencia con paneles solares, al menos en las hora de máxima irradiación, simplemente divide esa potencia por la unitaria del panel.

Es decir, si tienes un panel solar con 300W de potencia:

1000W / 300W = 3,3 paneles necesitarías. Es decir, o usas 3 o usas 4. Ya depende de las necesidades de cada uno.

Si, por otro lado lo que necesitas es saber cuantos paneles solares necesitas para generar 1 kWh, es decir, 1kwh de energía, entonces es igual que el ejemplo de antes donde se calculó 9,46kWhd pero para 1kwh.

Conexión de paneles solares – Un caso especial:

¿Cómo funcionan las placas solares cuando lo conectamos a un regulador y batería?

En principio si el controlador de carga es PWM (Modulación por anchura de pulsos) sólo dispone de un Diodo en su interior, por lo cual, el panel solar funciona a la misma tensión que las baterías solares.

Esto hace que el módulo solar no trabaje en su punto de máxima potencia, sino que trabaja en el que impone la batería según su estado de carga, produciendo una pérdida de potencia. Es decir, la tensión de salida del panel queda limitada por la tensión de la batería.

Si vamos a comprar un regulador de carga PWM, este es capaz de llenar por completo la batería gracias a que introduce la carga de forma gradual, a pulsos de tensión, en la fase de flotación y fase de absorción (llenado total). Esto se produce porque la corriente se va introduciendo poco a poco hasta que la batería se llena de manera óptima y estable.

Entonces,  si tenemos un panel de 18,4V de tensión máxima y el regulador la carga de absorción como máximo a la batería es de 14,2V, lo que se produce es que el módulo no trabaja en su máxima potencia significando una pequeña pérdida de energía.

Ahora pongamos el caso de que vamos a comprar un regulador solar MPPT , en este caso la energía que entra y sale del regulador es la misma, al igual que en los reguladores PWM, pero la tensión y la corriente son diferentes a un lado y a otro. Con ello se consigue aumentar la tensión del panel solar y aumentar la producción solar respecto a los reguladores PWM.

En este caso el regulador es capaz de trabajar  siempre en el punto de máxima potencia del panel sin tener ningún tipo de pérdida.

Nuestra empresa es especialista en venta de paneles solares, como de estructura soporte para paneles solares y demás equipos de energía solar. Si precisa de ayuda para calcular los paneles solares necesarios para su instalación fotovoltaica, nuestro departamento técnico le ayudará con gusto y le haremos llegar nuestra mejor oferta de suministro.

¿Cuánto sería el ahorro de energía y, por tanto, en euros?:

Si tienes en cuenta el precio de del kWh en España, puede rondar los 0,07€/kWh, tendríamos que el ahorro, en Euros, anual de energía de esos paneles del caso anterior sería:

Ahorro por metro cuadrado instalado con el panel 1:

323,2 * 0,07 = 22,62€ al año de ahorro

Ahorro por metro cuadrado instalado con el panel 2:

364,80 * 0,07 = 25,53€ al año de ahorro

Conclusiones:

Si tenemos en cuenta que las instalaciones de autoconsumo suelen tener entre 3kW a 5kW, esto es, entre 8 y 15 paneles, ya puedes comenzar a ver que compensa mucho invertir en comprar paneles solares de alta eficiencia. Tienen un precio más elevado, pero habida cuenta de la diferencia de producción, a la larga son mucho más baratos que los de eficiencia media-baja, por que su producción, y en consecuencia, el ahorro que generan, es muy superior.

Autor / Redactor:

José Alfonso Alonso Lorenzo

Profesional Fotovoltaico desde 2006.

  • Ingeniero técnico Industrial por la Escuela Politécnica de Ferrol.
  • Experto en Solar Fotovoltaica por el Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas de Madrid en 2009-2010.
  • Experto Profesional en Energía Fotovoltaica, por la UNED 2010-2011.
  • Gerente y Responsable de Compras en SunFields Europe desde 2010.
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