Eficiencia y Rendimiento de placas solares

La eficiencia de un panel solar es la capacidad del panel para convertir la luz solar en electricidad, expresada como un porcentaje de la energía solar que incide en el panel. El rendimiento representa la eficiencia real que tiene una placa solar en condiciones de trabajo reales. Incluye la eficiencia de conversión, durabilidad y resistencia a condiciones climáticas.

Cuanto más rendimiento tenga una placa solar, más energía va a generar en el mismo espacio (el tejado de tu vivienda por ejemplo).

Los factores que influyen en la eficiencia incluyen la calidad de los materiales, tecnología de fabricación, orientación e inclinación del panel, su temperatura de operación, degradación y limpieza.  La clasificación por eficiencia en este artículo se realiza por por tamaños y diferentes potencias de paneles solares.

Los paneles de silicio monocristalino ofrecen mayores eficiencias (entre el 17% y el 23%) en comparación con el silicio policristalino (14-16%) y los de capa fina (7-9%). Tecnologías emergentes como las células bifaciales, heterounión y de perovskita están impulsando las eficiencias superiores al 25%.

El rendimiento de las placas solares de segunda mano siempre es inferior entre un 15% y un 20% al de los paneles nuevos. Esto se debe a que los paneles, por el efecto de degradación, cada año que pasa, producen alrededor de un 1% - 2% menos.

¿Qué es la eficiencia de un panel solar?

La eficiencia de una placa solar es el porcentaje de energía eléctrica genera un panel solar fotovoltaico en función de la energía solar incidente que recibe. La eficiencia de los paneles solares viene determinada por la calidad de sus células fotovoltaicas.

¿Qué es el rendimiento de un panel solar?

El rendimiento de una placa solar es la eficiencia real con la que una placa solar convierte la energía solar en energía eléctrica una vez ha sido instalada. A mayor es el rendimiento, mayor es la cantidad de energía eléctrica que el panel solar genera.

Dicho de otro modo, cómo de bueno será ese panel cuando se ponga a funcionar de verdad.

Aunque a menudo se confunden, la eficiencia y el rendimiento no son lo mismo. Analiza las pautas siguientes para saber si un panel tendrá un buen rendimiento o malo.

• ¿Utiliza soldaduras entre sus células?: Si la respuesta es SI, hay muchas posibilidades de fallo del panel. Evita siempre paneles que utilicen soldaduras.
• ¿Qué coeficiente de degradación tiene?: Si es superior a 0,7-0,8%, descártalo. Cuanto más bajo sea el coeficiente de degradación, más energía producirá el panel a lo largo de su vida. Existen modelos de paneles con solo un 0,25% de degradación anual, como los MAXEON de SunPower, como referencia máxima de rendimiento.
• ¿Qué coeficiente de temperatura tiene?: Cuando más bajo mejor rendirá cuando luzca el sol y se caliente el panel. La temperatura afecta mucho al rendimiento de un panel.

Analiza esos 3 datos de un panel solar y tendrás la certeza de que tendrá un buen rendimiento.

¿Cómo influye el rendimiento de un panel solar en la producción de electricidad?

El rendimiento de un panel solar afecta directamente la producción de energía porque determina la eficiencia con la que convierte la luz solar en electricidad. Un panel con una eficiencia real del 20% puede convertir 200 W de energía solar en 40 W de electricidad utilizable, mientras que un panel con una eficiencia real del 15% produciría 30 W de electricidad, lo que significa que mayor rendimiento resulta en mayor producción de energía fotovoltaica.

¿Qué factores influyen en la eficiencia de un panel solar?

Los 11 factores que influyen en la eficiencia de un panel solar se listan a continuación.

1. Inclinación: Un ángulo de inclinación óptimo maximiza la radiación solar que recibe el panel solar y la generación de energía.
2. Temperatura: Las altas temperaturas reducen la eficiencia de los paneles solares. El rendimiento de un panel se reduce en torno a un -0,4% (coeficiente de temperatura) por cada grado centígrado que supere los 25ºC de temperatura del panel. Cuanto más bajo sea el coeficiente de temperatura del panel, menor será el efecto negativo de la temperatura.
3. Ubicación: Las ubicaciones con mayor irradiación solar anual reciben más luz solar y tienen una mayor producción de energía fotovoltaica.
4. Tecnología del panel: Los paneles con tecnologías avanzadas (por ejemplo, HJT, N-Type, IBC o PERC) tienen una mayor eficiencia energética.
5. Calidad del panel: Los paneles de mejor calidad (como REC, SunPower o FuturaSun) también tienden a tener menores tasas de degradación y una vida útil más larga además de mejores garantías de rendimiento (hasta un 87% - 90% a los 30 años).
6. Degradación anual: es la velocidad a la que los paneles solares pierden su eficiencia con el paso del tiempo. La mayoría de los paneles se degradan a un ritmo de entre el 0,5% y el 1% anual. Un menor índice de degradación significa que los paneles producirán más energía a lo largo de su vida útil.
7. Factor de Forma (FF): la relación entre la potencia máxima (o el producto de la corriente y la tensión en el punto de máxima potencia) y el producto de ISC y VOC. Su valor es más alto cuanto mejor es la célula. A mayor factor de forma, más eficiente y mejor rendimiento tiene el panel.
8. Sombreado: El sombreado total o parcial reduce significativamente la eficiencia de los paneles solares e incluso puede provocar puntos calientes (hot-spots). Es recomendable utilizar microinversores u optimizadores de potencia para minimizar los efectos de las sombras.
9. Orientación: Los paneles orientados al sur (en el hemisferio norte) son más eficientes por qué reciben más cantidad de luz solar a lo largo del día.
10. Polvo y suciedad: Los paneles sucios bloquean parte de la luz solar y reducen su eficiencia, incluso hasta un 50% en casos extremos.
11. Calidad de la instalación: Una instalación adecuada realizada por un instalador profesional garantiza mayor eficiencia puesto que los paneles estarán bien montados, colocados de forma óptima y conforme a las condiciones del fabricante.

Clasificación de Eficiencia de Paneles Fotovoltaicos

Por dimensiones, potencias y alta eficiencia

En el mercado actual puedes encontrar con una gran variedad de placas solares, rendimientos y eficiencias. Cierto es que, cuanto menor rendimiento tenga una placa solar, menor es su precio, y viceversa.

Lo más habitual es encontrar placas solares con estos rangos de eficiencia:

• Placas solares con eficiencias entre 16-17%. Lo que llamamos eficiencia media-baja.
• Placas solares con eficiencias entre 18-19%. Ya sería una eficiencia media-alta.
• Placas solares con eficiencias por encima del 19%. Ahí ya hablamos de los paneles solares más eficientes.

A tal respecto, vamos a realizar una pequeña clasificación por eficiencias, tamaños y potencias estándar que puedes encontrar en el mercado fotovoltaico actual.

Eficiencia por Potencias y Medidas de Placas Solares

Como bien sabes, los paneles solares están compuestos por células solares de silicio (mono o poli) y generalmente la configuración de los paneles suele ser por paneles solares de 60 células y 72 células.

Las placas solares de 60 células suelen tener unas dimensiones alrededor de 1,7 m x 1,0 m aprox, y las de 72 células, de 2,0m x 1,0m aprox. Aunque puede hacer ligeras variaciones.

Estas son las más habituales medidas de placas solares con su potencia y eficiencia:

Cualquier instalación, sea cual sea el tamaño del panel, debe ir instalado sobre algún soporte para placa solar sobre el tejado, nunca directamente.

Como vemos, el cuánto mide un panel solar puede influir directamente en el porcentaje de eficiencia.

¿Cuáles son los paneles solares más eficientes?

Los paneles más eficientes del mercado los producen SunPower y FuturaSun. Los modelos de placas solares más eficientes de Sunpower son los MAXEON 3 y MAXEON 6, y los de FuturaSun son los Silk Nova Duetto y Zebra Pro.

¿Cuáles son los paneles solares de mejor rendimiento?

Los paneles que presentan un mejor rendimiento son los que están compuestos por células de silicio monocristalinos.

Tanto en climas cálidos como fríos, las placas monocristalinas rinden mejor que las policristalinas, porque la eficiencia de las células monocristalinas es mayor que la de las células policristalinas.

Lo que ocurre es que, debido a la demanda de precios del mercado, la mayor parte de las placas solares que se instalan en el mundo son policristalinas.

Aunque la tendencia está cambiando, debemos tener en cuenta que el proceso de fabricación de células monocristalinas es más caro que el de las células policristalinas, por lo que eso repercute directamente en los precios de las placas solares que luego llegan al mercado.

¿Recuerdas la frase de…. el panel policristalino tiene mejor rendimiento en calor que el monocristalino?. Pues eso ya no ocurre con los paneles solares monocristalinos actuales (N-Type), el rendimiento es muy superior que cualquier panel policristalino en cualquier situación.

¿Qué tecnologías de placas solares tienen mayor rendimiento?

Las tecnologías de placas solares que tienen mayor rendimiento son las de tipo N HJT Multiunión, TOPCon e IBC de silicio cristalino.

Los sistemas fotovoltaicos que utilizan estas tecnologías tienen un rendimiento duradero, con producciones de hasta casi el doble, durante los 40 años de vida media de los paneles.

HJT, TOPCon e IBC son, de lejos, las 3 tecnologías de paneles solares fotovoltaicos con más rendimiento y durabilidad que existen. Es decir, más rendimiento, más durabilidad, implica mucha más energía generada a lo largo de la vida útil de una instalación.

Las eficiencias de las células solares con mayor rendimiento solar en la actualidad se muestran en la siguiente tabla en condiciones STC de AM1.5 (1000 W/m2) a 25ºC de laboratorio.

¿Cómo es el rendimiento de las placas solares de segunda mano?

El rendimiento de las placas solares de segunda mano es entre un 15% y un 20% inferior al rendimiento de las placas solares nuevas. Esto se debe a que los paneles, por el efecto de degradación, cada año que pasa, producen alrededor de un 1% - 2% menos.

Además, las placas solares de segunda mano pueden haber sufrido golpes en su proceso de montaje y desmontaje, por lo que pueden haber sufrido microroturas en las células que también reduce el rendimiento incluso generar puntos calientes.

¿Qué parámetros se utilizan para evaluar el rendimiento de las placas fotovoltaicas?

Los parámetros utilizados para evaluar el rendimiento de los paneles fotovoltaicos incluyen la eficiencia, la correcta orientación e inclinación, la potencia de salida (vatios producidos), el coeficiente de temperatura, el factor de forma (FF) y la tasa de degradación.

Los parámetros de evaluación de paneles solares que están relacionados con el rendimiento son la irradiancia solar, que mide la energía solar recibida por unidad de área, y el espectro de luz solar, que afecta la capacidad del panel para generar electricidad.

Un caso real - Proyecto Solyrent:

Veamos un caso real de diferencia de rendimiento en un experimento que se puso en práctica el año 2017 en Portugal.

Dos instalaciones fotovoltaicas gemelas, en el mismo lugar, misma orientación…. etc, pero con dos marcas de placas solares muy diferentes:

• Una de ellas una “marca Alemana” pero que en realidad es un panel Chino, (muy habitual por cierto en estos días que corren tratar de engañar al cliente con un nombre alemán pero siendo fabricante asiático).
• La otra de las marcas , una marca de paneles solares de alto rendimiento. Con un coste algo más alto.

¿El resultado?, lo vamos a ver a continuación pero adelantamos que el resultado es muy llamativo, aunque también esperado pues no es solo importante saber cómo instalar una placa solar, sino aún más importante es la calidad de esa placa solar.

Datos generales de la instalación fotovoltaica de prueba:

• Instalación (A): 15kW de paneles “marca Alemana” pero en realidad son paneles solares de China reetiquetados.
• Instalación (B): 15kW de paneles de Alta Calidad, no China.

Localización: Zona Lisboa, Portugal (No se aportan datos más precisos para preservar la privacidad del propietario de ambas instalaciones)

Instalación: En tejado plano con misma orientación e inclinación. Instalaciones gemelas.

Es decir, tenemos dos plantas exactamente idénticas, en la misma localización, con la misma orientación, misma inclinación… etc. Hasta el instalador que realizó ambos sistemas ha sido la misma empresa.

Directos al grano: Datos de producción y comparación

Bien, pues como suele decirse coloquialmente, “vamos al lío”, y como para aprender a nadar dicen que es mejor lanzarse a la piscina, aquí va una primera captura de pantalla de producción del pasado mes de Septiembre de 2017:

¿Adivinas a qué color corresponde cada Instalación?:

Efectivamente, las barras de color ROJO es la correspondiente a la marca de alta calidad (la que hemos llamado Instalación B), y las AZULES a la “marca Alemana” que realmente es China (que hemos llamado Instalación A).

Vamos a ver todo con algo más de detalle con una tabla de producciones del mes de Junio 2017 de cada sistema, así como la diferencia de producción en kWh y en % entre ambas instalaciones.

La tabla de comparación no deja lugar a dudas, la diferencia de producción, en el pasado mes de Junio 2017, es de en torno a un 22% mejor con el panel solar fabricado en Alemania, que con el panel Chino.

¿Son los paneles más eficientes y de mayor rendimiento más rentables?

Al final esto es lo fundamental y lo que debe preocuparnos:

“Parece claro que, por lo general, cuanto mayor es la calidad del panel, arroja mejores resultados de producción. ¿Pero es más rentable?”

Bien, veamos ahora la misma tabla pero con el dato del ratio kWh/kWp, es decir, cuánta energía es generada en cada una de las instalaciones por cada kWp instalado:

Este, el ratio kWh/kWp es el dato fundamental que debe tenerse siempre en cuenta cuando se quiere calcular la rentabilidad de una instalación, y NO el precio del Wp del panel.

Una planta fotovoltaica es un sistema de generación de energía, es decir, una instalación de este tipo es más rentable cuanta más energía podemos generar con la misma cantidad de potencia instalada.

Lo explicamos con un ejemplo más “visual”:

El Sr. Schmidt ha comprado un dispositivo electrónico, fabricado en Alemania, y que le ayuda a ahorrar 3 horas al día de consumo eléctrico.

El Sr. Chen ha comprado el mismo dispositivo, fabricado en China, algo más barato, pero que le ayuda a ahorrar 2.5 horas al día de consumo eléctrico.

Al final, el Sr. Chen ha ahorrado unos euros pero al cabo de un año el Sr. Schmidt se ha ahorrado 182,5 horas de consumo más que el Sr. Chen.

Volviendo al caso que nos ocupa, una instalación fotovoltaica debe funcionar durante 30-40 años.

Es decir, va a generar energía durante todos los días de su vida útil, que si ponemos que son 30 años, hablamos de 10.950 días produciendo, y para cada uno de esos 10.950 días podemos optar por pagar algo menos por un panel más barato y tener una producción “normal”, o bien elegir un material de mayor calidad y producir un 10-15% más de media todos y cada uno de esos 10.950 días que si hubiéramos elegido la otra opción barata.

Como suele ser habitual en casi todas cosas que compramos en la vida cotidiana, los mejores y más satisfactorios resultados se suelen lograr con los materiales de mayor calidad. Las placas solares baratas Chinas pueden ser muy atractivas por si bajo precio pero, en realidad, son eso mismo, un producto barato de baja calidad.

Conclusiones al caso real:

Al final, teniendo en cuenta que una instalación fotovoltaica mide su rentabilidad en función de la energía que produce (kWh) por kilowatio instalado (kWp), resulta que siempre es mucho más rentable un panel de máxima calidad aunque de inicio salga algo más cara la inversión.

Los datos de ambos fabricantes no han sido desvelados para proteger la privacidad del propietario de la instalación fotovoltaica a estudio, pero si podemos informar que son 2 de las marcas más conocidas y utilizadas en el sector fotovoltaico actual.

Por supuesto con esto no se puede deducir que todos los paneles solares fabricados en China y/o que todos los fabricados en Alemania vayan a dar este resultado, pero no cabe duda que si es un informe valioso como base para meditar antes de analizar el panel solar que vamos a utilizar en una instalación y cuál es el modo correcto de analizar su rentabilidad.

Después de los datos arrojados con este experimento real en funcionamiento, ¿aún piensas que compensa ahorrarse unos euros y no invertir en paneles solares de más calidad?. Es siempre mejor pagar un poco más en el precio de una instalación de placas solares, pero que produzca más durante su vida útil.