¿Cómo la temperatura afecta a las placas solares?

¿Cuál es la temperatura óptima de funcionamiento de un panel solar?

La temperatura óptima de funcionamiento de un panel solar es de 25 °C (77°F, 298 K), o menos. Por debajo de esta temperatura, el panel alcanza la potencia máxima, la eficiencia óptima y el mejor rendimiento general.

De hecho, los 25ºC son la temperatura que se utiliza en los ensayos STC (Condiciones Estándar de Medida) para determinar las especificaciones eléctricas como potencia pico, eficiencia y rendimiento nominales de un panel solar.

Las temperaturas más altas a los 25ºC reducen la eficiencia y el rendimiento al aumentar la actividad de los electrones, lo que disminuye la tensión y la potencia de salida.

¿Qué es es el coeficiente de temperatura de una placa solar?

El coeficiente de temperatura de una placa solar es una medida que indica el porcentaje de pérdida de eficiencia del panel por cada grado centígrado por encima de 25ºC. La mayoría de los paneles solares tienen un coeficiente de temperatura de entre -0,3%/°C y -0,5%/°C.

Es decir, por cada ºC por encima de 25ºC, un panel solar pierde de media entre 0,3% y 0,5% de su potencia nominal.

¿Cómo la temperatura influye en el rendimiento de un panel fotovoltaico?

Un panel solar tiene un mayor rendimiento, o lo que es lo mismo, convierte en electricidad una mayor proporción de la radiación solar que reciben, cuanto menor es la temperatura a la que está sometido.

Esta pérdida de rendimiento se indica en el coeficiente de temperatura, y siempre va indicado en las fichas técnicas de todas las placas solares que están a la venta hoy en día.

Podemos verlo en las siguientes gráficas.

En esta primera gráfica, se aprecia cómo, al aumentar la temperatura bajo las mismas condiciones de radiación, el rendimiento del panel también se va reduciendo.

A continuación podemos verlo también de otro modo, con las siguientes dos gráficas, la primera se aprecia la corriente y tensión de un panel solar a 25ºC y 1kW/m2, y la segunda, el mismo panel solar pero a 50ºC y también con la misma radiación 1kW/m2. Como se ve, perjudica un óptimo efecto fotovoltaico.

Se aprecia claramente como la corriente se mantiene prácticamente igual en ambos casos, pero la tensión se reduce mucho a la temperatura de 50ºC.

¿Cómo la temperatura modifica la producción de una instalación fotovoltaica?

A mayor temperatura de la instalación fotovoltaica, menor es su producción de energía.

Las 3 variables relacionadas con la temperatura que modifican la producción de una instalación fotovoltaica se listan a continuación.

• Temperatura ambiente: Varía con la ubicación geográfica de la instalación y la estación del año, influyendo en la temperatura general del panel solar. Los climas o estaciones más cálidas elevan la temperatura ambiente, aumentando la temperatura del panel.
• Coeficiente de temperatura: Cuanto menor sea el coeficiente de temperatura, mejor será el comportamiento (eficiencia y producción) del panel a temperaturas por encima de 25°C.
• Temperatura del sistema: Las temperaturas más altas del sistema en su parte eléctrica, aumentan la resistencia de los conductores y reducen la tensión y la potencia de salida, disminuyendo la producción total de energía. Unos sistemas de ventilación y refrigeración adecuados pueden mitigar estos efectos.

¿Cómo medir la temperatura de una instalación de placas solares?

Para medir la temperatura de una instalación de placas solares se pueden utilizar termómetros de infrarrojos que ofrecen una forma rápida y sin contacto de medir la temperatura de la superficie. Otra opción son los termopares y los sensores de temperatura que proporcionan una monitorización precisa y continua cuando se colocan directamente en la parte posterior de los paneles.

¿Cómo se calcula la pérdida de producción por calor de un panel solar?

Para calcular la pérdida de producción por calor de un panel solar debemos tener en cuenta los 5 pasos que se indican a continuación.

1. Averiguar el coeficiente de temperatura: Encuentra el coeficiente de temperatura en la hoja de datos del panel.
2. Temperaturas ambiente y de funcionamiento: Mide la temperatura ambiente y la temperatura de funcionamiento del panel (a la temperatura que se encuentra el panel).
3. Calcular el diferencial de temperatura nominal: Que es la diferencia entre la temperatura en STC (25ºC) y la de funcionamiento. Para ello utiliza la siguiente fórmula.
   $\mathrm{\Delta T}=\mathrm{Temperatura}\mathrm{de}\mathrm{Funcionamiento}-25\mathrm{ºC}$
4. Calcular la pérdida de eficiencia: Multiplica el diferencial de temperatura por el coeficiente de temperatura, como se indica en la siguiente ecuación.
   $\mathrm{Pérdida\; de\; Eficiencia}=\mathrm{\Delta T}\times \mathrm{Coeficiente\; de\; Temperatura}$
5. Calcular la pérdida de potencia (producción): Multiplica la pérdida de eficiencia por la potencia nominal del panel, como se indica en la siguiente fórmula.
   $\mathrm{Pérdida\; de\; Potencia\; (producción)}=\mathrm{Pérdida\; de\; Eficiencia}\times \mathrm{Potencia\; Nominal}$

Veamos un ejemplo de cálculo de pérdida de producción por calor de un panel de 500W que se encuentra a una temperatura de 45ºC y cuya ficha técnica indica un coeficiente de temperatura de -0,4%/ºC.

El panel solar descrito, con las condiciones de temperatura indicadas, tendría una pérdida de potencia de 40W (8%).

¿Cómo minimizar pérdida de eficiencia por alta temperatura?

Para minimizar las pérdidas de eficiencia debidas a las altas temperaturas, podemos utilizar técnicas que ayuden a reducir la temperatura de los paneles. Por ejemplo, utilizar una ventilación adecuada alrededor de los paneles solares para ayudar a disipar el calor, utilizando soportes elevados o separando los paneles una distancia de 10 - 15 cm del tejado en soportes coplanares.

El uso de sistemas de refrigeración, como por agua. También elegir paneles de alta calidad con un coeficiente de temperatura más bajo, que se ven menos afectados por los aumentos de temperatura.

¿Cómo la temperatura influye en la degradación de las placas solares?

Las altas temperaturas aceleran la degradación de los paneles solares al aumentar la velocidad de las reacciones químicas y la fatiga de los materiales que componen los paneles. La degradación por temperatura puede provocar problemas como delaminación, fallos en la unión de las soldaduras y corrosión.

Con el tiempo, estos efectos reducen la vida útil de los paneles, de ahí la importancia de la selección de paneles solares de alta calidad, más aún en ubicaciones con largos periodos de altas temperaturas como el caso de España.

¿Qué tipo de panel solar es mejor para altas temperaturas?

El tipo de panel solar mejor para altas temperaturas es aquel con el coeficiente de temperatura más bajo. Los paneles monocristalinos son los tipos de paneles solares que tienen mejor comportamiento en altas temperaturas.

¿Qué paneles fotovoltaicos se recomienda comprar en climas con altas temperaturas?

En climas con altas temperaturas se recomienda comprar paneles solares eléctricos de silicio monocristalino, que utilicen tecnologías con buen comportamiento durante altas temperaturas como módulos HJT, IBC y TOPCon, todos ellos basados células fotovoltaicas Tipo N (N-Type).