El enemigo inesperado de la energía solar: ¿por qué el calor reduce la eficiencia de tus paneles fotovoltaicos?

Para entender por qué el calor es un problema, primero recordemos cómo funciona un panel solar. La energía fotovoltaica es una tecnología fascinante que convierte la luz solar directamente en electricidad. Esto ocurre gracias a materiales semiconductores, principalmente el silicio.

Cuando los fotones de la luz solar impactan las células fotovoltaicas, excitan los electrones del material, creando una corriente eléctrica. Este fenómeno, que Albert Einstein describió por primera vez en 1904 (conocido como efecto fotoeléctrico), es la base de toda la energía solar.

Varias de estas células se interconectan para formar módulos o paneles solares, que pueden generar electricidad a gran escala para hogares e industrias, contribuyendo a una fuente de energía limpia y renovable. Por su funcionamiento, muchos podrían pensar que las altas temperaturas favorecen la producción. Sin embargo, no es así.

¿Cómo saber la temperatura de un panel solar?

Calcular la temperatura real de un panel fotovoltaico es más complejo de lo que parece, ya que depende de múltiples factores como la temperatura ambiente, la irradiancia solar, la velocidad del viento e incluso el tipo de instalación. No existe una fórmula sencilla que lo abarque todo con precisión.

Una variable clave es la Temperatura de Operación Nominal de la Célula (TONC o NOCT). Esta es la temperatura que alcanzan las células de un panel solar bajo condiciones exteriores específicas y más realistas que las de laboratorio. Generalmente, estas condiciones incluyen 800 W/m² de irradiancia, 20°C de temperatura ambiente y una velocidad del viento de 1 m/s. La TONC suele oscilar entre los 40 °C y los 45 °C. Cuanto menor sea este valor, mejor será el rendimiento del panel.

Una vez que estimamos la temperatura de la célula, podemos calcular la pérdida de potencia utilizando el coeficiente de temperatura de potencia. Este valor, proporcionado por el fabricante (normalmente en %/°C o %/K), es crucial. Al ser negativo, indica una disminución de potencia por cada grado que la temperatura supera cierto umbral.

Según el análisis de Sirocco Energy, se observa que la temperatura de un panel solar en un parque fotovoltaico puede duplicar la temperatura ambiente.

Para una medición en tiempo real, se utilizan sensores de temperatura (como PT1000 o DS18B20) que se instalan directamente en el panel. Además, los sistemas de monitoreo remoto permiten seguir la temperatura de los paneles en directo, una herramienta invaluable para la optimización.

Estos cálculos son fundamentales para el diseño y dimensionamiento de sistemas fotovoltaicos, especialmente en zonas con altas temperaturas. Permiten prever la producción real y asegurar que el sistema cumpla con las expectativas.

El impacto directo del calor en el rendimiento fotovoltaico

La temperatura real de las células solares es un factor determinante en el rendimiento y la eficiencia de la producción de energía de un panel.

La eficiencia óptima de un panel solar se alcanza generalmente a una temperatura de célula de 25 °C. Esta es la temperatura de referencia bajo la cual se prueban y especifican los paneles (las famosas Condiciones Estándar de Prueba o STC).

Pero, ¿qué sucede cuando la temperatura se dispara? Se produce...

• Disminución del voltaje y la potencia: A medida que la temperatura de las células solares aumenta por encima de los 25°C, el voltaje que generan disminuye. Esto reduce directamente la potencia de salida y, por ende, la cantidad total de energía producida.
• Menor eficiencia de conversión: La capacidad del panel para convertir la energía solar en electricidad se reduce. Por cada grado Celsius que la temperatura del panel supera los 25°C, la eficiencia puede caer entre un 0,3% y un 0,5%. Este valor es el coeficiente de temperatura y es un parámetro crítico a considerar al elegir un panel.
• Degradación acelerada: La exposición constante a altas temperaturas no solo afecta la producción diaria, sino que también puede acelerar el envejecimiento de los materiales del panel. Fenómenos como la delaminación (separación de las capas) o la degradación de los encapsulantes pueden reducir significativamente la vida útil del panel.

En resumen, aunque el sol sea el motor de la energía solar, el calor excesivo es un lastre para su rendimiento. Por eso, al planificar una instalación fotovoltaica, no solo hay que pensar en cuánta luz solar se recibe, sino también en cómo gestionar el calor para que nuestros paneles trabajen a su máxima capacidad.