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Degradación por potencial inducido (PID) de los módulos solares

Hoy vamos a abordar uno de los efectos de degradación en paneles solares más desconocidos. Es el llamado efecto PID, que traducido, viene a significar, Degradación por Potencia Inducida.

Efecto PID en módulos solares

Como decimos, es un efecto que muchos desconocen, incluido instaladores, promotores etc, pero que, sin embargo, tiene unas consecuencias demoledoras en el rendimiento de un panel a largo plazo.

¿En que consiste el efecto PID?

Desde hace unos años, en sistemas fotovoltaicos con alta tensión de sistema e inversores sin transformador , se han detectado pérdidas de energía. No hablamos de pérdidas mínimas, hablamos de pérdidas que pueden llegar fácilmente hasta el 30% en algunos módulos, según un estudio realizado por el Centro Fraunhofer de silicio Fotovoltaico (CSP).

Como hemos dicho, este efecto se denomina degradación por potencial inducido (PID) y es causado por corrientes de fuga entre las células del panel y el resto de componentes (marco, tedlar, eva y vidrio). Lo mostramos con una imagen:

Esquema del efecto PID en paneles solares

Como puede verse en la imagen, marcado por las líneas de puntos, se produce un flujo de corriente que fluye entre el marco de aluminio, el vidrio, el tédlar y el EVA, hasta las células del panel. Esto provoca un estrés extremo en las células del panel afectado y, en consecuencia, una reducción drástica de su rendimiento.

Este efecto puede ocasionarse debido a la interacción de varios factores, a saber:

1) Las condiciones medioambientales del lugar, sobre todo en climas cálidos y húmedos.

2) Las condiciones eléctricas del sistema fotovoltaico, a mayor tensión de las series (strings) mayor es la posibilidad de aparición del efecto.

3) La calidad del panel solar utilizado en la instalación.

4) La calidad de las células del panel solar en cuestión.

El factor 1) es algo aleatorio del que no tenemos control posible, pero si en los puntos 2, 3 y 4. Y más concretamente, en los 3 y 4, donde la elección de una placa solar de buena calidad nos puede ahorrar muchos disgustos y dolores de cabeza. Recomendamos consultar nuestra sección de los mejores paneles solares del mundo, para tener una idea de qué marcas son un valor seguro para un sistema fotovoltaico.

¿Cuáles son las pruebas que ha de superar un módulo solar para ser declarado PID Free (Libre de efecto PID)?

Lógicamente, al igual que otros certificados, existe el certificado de PID Free que presupone que el panel solar que vamos a instalar está libre de dicho efecto. Aunque posteriormente vamos a ver que una cosa es lo que diga un papel y otra muy distinta, lo que realmente sucede a la hora de la verdad.

El proceso de ensayo de un panel solar para comprobar que está libre del efecto PID consiste en someter al panel a las siguientes situaciones en un laboratorio:

A) Inicialmente se registra la curva I-V del panel solar antes de la prueba del PID, para conocer posteriormente si dicha curva se ha visto afectada negativamente al someter al panel a las pruebas de estrés del test PID.

B) Se realiza una captura con cámara termográfica del panel, antes de realizar el PID test, para conocer posteriormente si alguna de las células presenta algún tipo de degradación tras las pruebas de estrés del test.

C) Se conecta el marco del panel a tierra, según las indicaciones del manual de cada fabricante.

D) Se introduce el panel/paneles en una cámara de ensayo a una temperatura 85ºC y 85% de humedad.

E) Se aplica una tensión entre los polos positivo (+) y negativo (-) del panel correspondiente a la máxima tensión admisible indicada en el la documentación técnica del panel. Típicamente 1.000V.

Esquema típico de ensayo panel solar PID

F) Se deja el panel/paneles a ensayar, en esas condiciones, durante 48 horas.

G) Pasadas las 48 horas, se vuelven a medir la cura I-V del panel y la imagen termográfica, para ver si ha sufrido alguna degradación. Como ejemplo, mostramos los resultados del test PID superado por algunos de los paneles solares distribuidos por SunFields.

gráfica IV de un panel solar bajo el test PID

vista termográfica de una placa solar antes y después del test pid

Si el panel ensayado no sufre una degradación de más de un 5%, como es el caso del ejemplo, será declarado como libe de efecto PID.

Hasta aquí la teoría, en el siguiente punto vamos a ver cómo, aún teniendo certificación PID, algunos paneles, mayoritariamente los de origen Chino, no fueron capaces de superar las pruebas de estress llevadas a cabo por un laboratorio alemán, el Fraunhofer-Center for Silicon Photovoltaics, de enorme prestigio en el sector fotovoltaico.

¿Estoy seguro de que no tendré problemas con el efecto PID si el fabricante dispone de un certificado PID Free?

La respuesta a esa pregunta podría ser, Si y No. Si por qué así lo demuestra el certificado en cuestión, y No, por qué muchos fabricantes, sobre todo de origen Chino, ajustan (reducen) constantemente la calidad de sus paneles para poder mejorar sus ratios de venta, y en consecuencia, esto repercute en el rendimiento del panel a largo plazo.

Veamos ahora una gráfica de los ensayos hechos por el laboratoro Fraunhofer, que resulta indiscutiblemente demoledora:

 

Listado de fabricantes sometidos al control del PID

Efectivamente, el resultado del estudio hecho por el laboratorio Fraunhofer no deja lugar a dudas. De todas las marcas sometidas al test, únicamente los paneles solares SHARP, los paneles SolarWorld, LG, Kyocera y Schott seguían con un rendimiento cercano al 100% después del test.

El resto de fabricantes, como LUXOR, Q-Cells, REC, Trinasolar, Yingli etc, habían reducido significativamente su rendimiendo, algunos, de hecho, como se puede ver en la gráfica, no llegaban ni al 25% de su rendimiento original. Esto, lógicamente, para una instalación fotovoltaica, es catastrófico.

Bien es cierto que el efecto PID, al depender también de condiciones medioambientales, podría no llegar a aparecer nunca y que además, es un efecto a largo plazo, 5-7-9 años. Pero, sin duda alguna, en países como España, Portugal, países latino Americanos, etc, las condiciones meteorológicas son favorables a la aparición del efecto, por lo que debemos controlar mucho entonces la calidad del panel solar seleccionado para cada proyecto.

¿Qué conclusiones podemos sacar de todo esto?

Muy sencilla, y muy recurrente además: La calidad de los paneles solares es algo FUNDAMENTAL en un sistema fotovoltaico.

¿De verdad es interesante ahorrarse un 5-10% en la compra de un panel que probablemente en 7-8 años comience a dar problemas y una producción menor?, la respuesta la da la imagen del test hecho por el laboratorio Fraunhofer, y es un No.

Artículo elaborado por el departamento técnico de SunFields Europe: www.sfe-solar.com