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¿Qué efectos tienen las sombras en paneles solares?

En el artículo de hoy vamos a analizar cuáles son los efectos negativos que tienen las sombras sobre paneles solares. La sombras son unos de los mayores enemigos que podemos encontrarnos a la hora de instalar placas solares, por lo que debemos estar muy atentos para evitarlas lo máximo posible.

Además de esto, no solo la ausencia de las sombras son un factor determinante en una instalación fotovoltaica, pues debemos tener también muy en cuenta la calidad de las placas solares que instalemos. Investigar un poco en internet sobre el origen de fabricación de un panel solar es relativamente sencillo y es más que aconsejable que los módulos fotovoltaicos que usemos sean fabricados en Europa, por su mayor calidad, mayor rendimiento y seguridad en la cobertura de garantías. Las placas solares SHARP, o los paneles SolarWorld son un buen ejemplo de ello, con fabricación 100% en Europa.

Antes de proseguir, y para evitar confusiones, debemos saber diferenciar entre célula y panel solar. El panel solar está compuesta por la asociación de células solares (típicamente 36, 60, 72 células) asociadas en serie o paralelo. Podemos decir que, a modo coloquilal, un panel solar es una agrupación de células solares conectadas entre si.

#1 – Efecto de la sombra en una placa solar

Como decíamos al comienzo, debemos evitar en todo lo posible el sombreado de los paneles solares de nuestra planta solar, pero esto es a veces inevitable, sobre todo en instalaciones fotovoltaicas para casas y/o edificios, habitualmente de autoconsumo, donde estamos limitados en espacio, orientación, etc. En esos casos, donde el sombreado resulte inevitable, dependiendo de la forma de la sombra, del número de células o paneles que cubra, y de la distribución de éstas en el interconexionado del módulo, el efecto sobre la generación de energía eléctrica del panel solar puede variar considerablemente.

Como ya hemos visto en artículos anteriores, la existencia de sombras sobre parte de un panel fotovoltaico produce la entrada en funcionamiento de los diodos “Bypass” de la caja de conexiones y esto provoca escalones en la curva I-V del mismo, es decir, su producción se reduce. Por ejemplo, una placa solar SolarWorld SW 260 Poly, dispone de 3 diodos de bypass, uno por cada serie de 20 células, por lo que cuando uno de los diodos conduce, el panel produce un 1/3 menos de lo que debiera en ese momento de sombra.

Cuando una célula o grupo de células se sombrea, pasa de producir electricidad a consumirla, lo que puede provocar sobrecalentamiento y hasta la destrucción de la célula (lo que se conoce como Punto Caliente o Hot Spot), por ello la existencia de los diodos “Bypass” que hacen de puenteo de la corriente eléctrica para evitar que esto suceda. Se puede ver en la imagen siguiente un ejemplo de Hotspot en un panel solar debido, en este caso, a su baja calidad:

punto caliente hotspot célula solar

Es decir, técnicamente hablando, cuando la suma de los voltajes positivos del resto de células asociadas en serie con la célula sombreada supera el voltaje negativo de esta en una cantidad igual al voltaje de activación del diodo Bypass, entonces el diodo bypass comienza a conducir, ofreciendo un camino alternativo para la corriente, y evitando así que la célula sombreada resulte dañada. Se puede ver en en la siguiente imagen:

efecto sombra panel diodo bypass

Los diodos de paso no evitan el sombreado de las células, ni mejoran la respuesta eléctrica en esas situaciones, sólo sirven como medida de protección para minimizar los efectos del “punto caliente” en asociaciones serie. También es importante mencionar que si conectamos una placa solar directamente a una batería y se invierte la polaridad uniendo los terminales de distinto signo con la batería, los diodos de paso permitirían la circulación de la corriente inversa desde la batería al panel, originándose un cortocircuito de consecuencias desastrosas.

#2 – Explicación del funcionamiento del Diodo Bypass en un panel solar:

Como sabemos que el concepto de como funciona el diodo de paso (Bypass) es dificultoso de entender, vamos a tratar de explicarlo de un modo más básico. Para ello vamos a imaginar tres depósitos de agua, comunicados entre si. Cada depósito es la equivalencia de lo que sería una célula solar, e imaginemos que el depósito del centro (Depósito 2) simula la célula que está sombreada. Sucedería lo siguiente:

Efecto sombra célula depósito 2

Como se aprecia, el depósito 2, que equivaldría a la célula solar sombreada, en lugar de generar y dejar fluir el agua, absorve agua y se desborda. Es lo que hablábamos de que la célula sombreada comienza a disipar potencia y se puede acabar quemando (fenómeno HotSpot o Punto Caliente) .

Continuando con el ejemplo de los depósitos, ahora vamos a incorporar un circuito de bypass con una válvula de un solo sentido. Esto viene a ser el equivalente al diodo de paso. Sería algo así:

efecto sombra célula depósitos con bypass

Como podemos ver, cuando no hay sombras, el agua circula en el sentido indicado por la flecha recta, y el circuito de Bypass (flecha curva) está cerrado, por lo que la circulación sería a través de los tres depósitos. En el caso de que la célula central (Depósito 2) volviera a estar sombreada, ocurriría entonces lo siguiente:

efecto sombra célula depósitos con bypass activo

Como vemos, el circuito de Bypass (que equivale al diodo de bloqueo), se abriría para dejar circular el agua y de este modo puentea el depósito 2 evitando que se desborde. Es decir, tal como describíamos, al actuar el diodo de bloqueo o Bypass, la célula o rama de células asociadas a ese diodo quedan puenteadas y se se evita que disipen potencia.

Esperamos que os haya resultado útil el artículo y haya ayudado a comprender el fenómeno de las sombras en un panel o célula solar. Recordar también que el fenómeno de puntos calientes, o HotSpot, no solo es causado por el sombreado, también es muy habitual en placas solares de baja calidad, por lo que, insistimos, es siempre mejor invertir algo más en un panel solar fabricado en Europa que no arriesgarse a pagar algo menos y tener luego problemas con nuestra instalación fotovoltaica.

Hay un viejo proverbio que dice así: “La amargura que provoca la mala calidad permanece mucho más tiempo que el placer que produce un precio barato”.

Artículo elaborado por el departamento técnico de SunFields Europe

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