Tipo de celdas usadas

Casi con exclusividad, debido al alto rendimiento (comparable con las celdas cristalinas) y más bajo costo, los paneles FVs utilizan las llamadas celdas policristalinas, las que tienen un brillo más opaco que las cristalinas. Los paneles modernos pueden resistir heladas, granizo y condiciones atmosféricas extremas sin mayores problemas. Los fabricantes suelen dar garantías de 20 años para los mismos. Existe una degradación inicial durante el primer año de uso, de alrededor del 1 al 1,5%, pero luego de este período el panel se estabiliza. A no ser que se usen en zonas extremadamente polvorientas, sin lluvias frecuentes, no requieren limpieza de su superficie colectora.

Insulación

El “combustible” usado por los paneles FVs proviene de la energía solar. Este valor energético se mide en KWh/día/m2, para un determinado ángulo de inclinación (respecto a la horizontal). A este valor se lo conoce como la insulación del lugar, el que varía durante el día, con las estaciones, así como con el ángulo de inclinación.

Día Solar Equivalente

Estas variaciones hacen imposible llevar a cabo el cálculo de cuánta energía puede generar un dado panel. Por eso se hizo necesario recurrir a un valor “equivalente”, al que se conoce como Día Solar Equivalente (DSE). Su concepto es fácil de entender con un ejemplo.

Supongamos que en un lugar se mide, durante un largo período de tiempo, la radiación solar (directa y reflejada) para una superficie de 1 m2, para un ángulo de inclinación fijo, durante una de las estaciones del año (verano, primavera, etc). Las mediciones son llevadas a cabo por años (10 mínimo), de manera que este valor representa un buen promedio. Si en nuestro ejemplo asumimos un valor promedio de 6 KWh/día/m2, con un ángulo de inclinación igual al de la latitud del lugar, durante el verano, este valor es el mismo que se obtiene asumiendo una irradiación solar (constante) de 1KW durante 6 horas, para la inclinación y estación elegida. Este último valor representa la duración del DSE para ese lugar, para esa inclinación, y esa época del año.

El valor de potencia solar irradiada de 1KW representa 1 SOL. La información sobre la insulación en un lugar de la Tierra se reduce a dar el valor promedio del DSE. Si Ud usa un panel de 100 W de potencia en esa locación, en principio, podría obtener, durante un día de verano, una energía diaria de 600 Wh, si la inclinación es la misma.

Normas de evaluación para paneles FVs (STC)

Todos los fabricantes evalúan sus paneles siguiendo una norma común (STC), lo que permite al consumidor comparar diferentes unidades. Las condiciones usadas en esta norma son:

  1. Radiación solar igual a 1 SOL,
  2. Espectro luminoso (absorción de energía dentro de la atmósfera) correspondiente a un sol que tenga una posición de 48º* con respecto a la posición máxima (zenit),
  3. Brisa de 1m/seg (3,6 Km/h), y
  4. Temperatura de trabajo de 25ºC.

 

Estas condiciones de medida no reflejan las condiciones “reales” de trabajo, ya que la inclinación del panel necesaria para obtener el mejor compromiso entre el verano (días largos) y el invierno (días cortos) aumenta al alejarse el sistema de la línea Ecuatorial. En particular, salvo en climas muy fríos, el panel FV siempre trabaja a major temperatura que los 25ºC usados en la evaluación. El valor asumido para la brisa suele diferir substancialmente. Más adelante indicaré como introducir un factor de corrección (coeficiente de degradación).

Sostén de paneles

Los sostenes de paneles no sólo permiten inclinar los paneles, pero ofrecen protección mecánica contra los vientos, o la acumulación de nieve en climas extremadamente fríos. En una amplia zona de nuestro planeta el mejor compromiso entre invierno y verano está dado por un ángulo de inclinación igual al de la Latitud del lugar + 15º, pero si el sistema está muy cerca de la línea Ecuatorial, la mejor inclinación será la horizontal (ángulo de inclinación nulo). Si se está cerca de una zona polar, la mejor inclinación es 90º respecto a la horizontal. Este comentario muestra que un soporte de paneles fijo puede, en muchos sistemas, ser la solución ideal.

Los seguidores automáticos, dependiendo del tipo, pueden seguir la trayectoria solar de Este a Oeste (seguidores de un eje) o agregar la trayectoria Norte-Sur (seguidores de dos ejes). Su costo sólo puede justificarse cuando se usan muchos paneles FVs en el sistema y en latitudes donde la “altura” del sol sobre el horizonte varía substancialmente entre el verano y el invierno.

Correcciones para la potencia de salida máxima

La más importante es la disminución de la potencia de salida con el incremento en la temperatura de trabajo. La Figura 2 (puntos de colores) muestra cómo varía el punto de máxima potencia generada por un panel FV. Los productos de los valores V e I (8A) para cada punto, proporcionan los valores para la potencia generada a una dada temperatura.
Figura 2- Variación del punto de máxima potencia de salida vs temp.

grafico

Los Controles de Carga (CdD) más modernos usan una tecnología conocida por la sigla inglesa MPPT (seguidor del punto de máxima potencia) la que hace que los paneles trabajen al máximo nivel posible. Observe el lector que un panel puede alcanzar una temperatura de trabajo de 80ºC.

Si el CdC no es del tipo MPPT, y la temperatura ambiente es elevada (40ºC), y sopla una brisa frecuentemente, use un Coeficiente de degradación (Cd) de –0,45%/ºC por sobre los 25 ºC usados en la evaluación. Si no hay brisa, eleve el Cd al 0,8 % (0,008). Ejemplo. Su panel de 100W alcanza una temperatura de trabajo de 75 ºC, o 50º por sobre los 25ºC. La salida del panel estará dada por:

W(T) = {100  – (50 x 0.0045) } = 100 – (100 x 0,225) = 77,5 W

Estos cálculos demuestran porqué los controles del tipo MPPT son usados frecuentemente en los nuevos sistemas.

Orientación

Sistemas instalados al norte del Ecuador deben orientarse mirando al Sur. Los instalados al Sur del Ecuador deben orientarse mirando al Norte.  Ambos puntos cardinales pueden estimarse con un error de +/- 15º sin que el sistema sufra un alto porcentaje de pérdidas. Si quiere ser más exacto, corrija la posición usando una tabla de declinación magnética para su lugar, la que le dará la posición exacta de los puntos cardinales.

Otros detalles

Los paneles FVs son estructuras herméticamente cerradas. Los modernos tienen cables de salida con conectores de plástico resistentes a las condiciones ambientales. Estos están diseñados para proveer una fácil conección con otros paneles, insertando uno dentro del otro. Un pequeño giro activa un mecanismo de retén.

Las antiguas “cajas de conección”, así como la necesidad de soldar y protejer las conecciones entre cables para garantizar una conección duradera han desaparecido por completo.

Tendencias del mercado

Los comentarios al respecto reflejan la tendencia actual del mercado de EEUU, donde resido, y pueden ser completamente diferentes en el mercado local.

Los fabricantes de paneles FVs ofrecen, hoy día, paneles de altas potencias (160 a 300 W), con voltajes de salida de 24 ó 48 V. Los paneles de baja potencia (70 a 100 W), con voltaje de salida de 12 V, son hoy los menos comunes. En términos de costo, durante los últimos 5 años la tendencia ha sido una reducción sensible en el costo del panel, pero un incremento en el costo de los acumuladores.  Diez años atrás el costo más importante era el de los paneles FVs.

 

 

 

Ing. Hector L. Gasquet