En el mundo real, la mayoría de los paneles solares tienden a tener eficiencias entre el 16 y el 19%, aunque algunos fabricantes tienen paneles de gama alta con eficiencias superiores al 20%. Pero, en su mayor parte, no importa si usa los paneles más eficientes para aplicaciones residenciales, a menos que tenga un espacio limitado en el techo. Tener un panel solar más eficiente no significa necesariamente que sea mejor, solo significa que puede generar más energía en un área más pequeña. Si tiene un amplio espacio en el techo, por ejemplo, puede ser más beneficioso instalar paneles más baratos en lugar de pagar una prima por paneles más eficientes.
Pero las capacidades del panel por sí mismas son solo una parte de la historia. Hay muchos otros factores que afectan la eficiencia de los paneles solares y la capacidad de convertir la luz solar en energía para usar en nuestros hogares y negocios.
Paneles solares y temperatura
Lo crea o no, las temperaturas más cálidas en realidad tienen un efecto negativo en la producción de paneles solares. Suena loco, ¿verdad? Uno pensaría que las temperaturas más cálidas serían mejores porque generalmente hay más luz solar cuando hace más calor, pero la exposición prolongada al calor puede degradar prematuramente las células solares.
Para la producción diaria, las altas temperaturas provocan una caída de voltaje y, a su vez, una caída de potencia. La potencia es el producto del voltaje y la corriente (P = V x I), por lo que, aunque la corriente aumenta ligeramente con la temperatura, la potencia general se reduce por una caída significativa en la diferencia de potencial entre los electrones (voltaje).
Verá, la luz solar está formada por partículas cargadas llamadas fotones que se originan a partir de la colisión de átomos de hidrógeno en el núcleo del Sol. Debido a que estos fotones afectan el servicio semiconductor de los paneles (las células solares), imparten sus energías a los electrones en el celda. Una vez que estos electrones se excitan a un estado de mayor energía, se mueven y finalmente se recogen y se canalizan en una corriente de electrones (también conocida como electricidad).
Si aumenta la temperatura, en realidad aumenta la “temperatura de reposo” del electrón. Dado que se necesita menos energía para excitar el electrón, inicialmente se transfiere menos energía desde el fotón. Como resultado, su sistema produce menos electricidad.
Ahora, antes de comenzar a ventilar paneles solares con hojas de palma, debe saber que solo las temperaturas extremadamente altas tendrán un impacto significativo en la eficiencia de los paneles solares. Entonces, si los paneles están en medio de un desierto, por ejemplo, es probable que vean una caída en el rendimiento (sin mencionar una buena cantidad de polvo).
Si, por el contrario, estás en la ciudad, esto solo será un problema en los días más calurosos, en los meses más calurosos. Para mitigar este problema, generalmente verá paneles solares residenciales levantados ligeramente en los techos para mejorar la circulación del aire y enfriar los paneles de manera efectiva. Esta es también la razón por la que los paneles solares flotantes están ganando popularidad, ya que el agua ayuda a enfriar el sistema y mejora ligeramente la eficiencia del panel.
¡Ubicación, ubicación, ubicación!
Como dictaría la lógica, es probable que encuentre turbinas eólicas en áreas con un suministro constante de energía eólica, centrales hidroeléctricas cerca de sistemas de agua y energía solar, bueno, ¡donde hay mucha luz solar!
Toda tecnología renovable necesita una fuente de energía, y la bomba de combustible solar está aproximadamente a 93 millones de millas de distancia en el centro de nuestro sistema solar. Dicho esto, no todos los lugares de la Tierra reciben la misma abundancia de luz solar anual. Conocer la irradiación relativa de su hogar, la cantidad de radiación solar recibida en un área determinada, es fundamental para diseñar un panel solar económico para su hogar.
La insolación está determinada por factores como el clima local, la época del año y, lo más importante, la latitud de su hogar o negocio. ¿Alguna vez te has preguntado por qué tenemos temporadas? Bueno, en pocas palabras, es porque la Tierra está inclinada 23,5 grados y partes del planeta estarán más cerca del sol en diferentes épocas del año (cuanto más cerca esté el verano, más lejos estará el invierno).
Sin profundizar demasiado en la mecánica orbital, esto da como resultado que el Sol se encuentre a diferentes altitudes en el cielo según la temporada. El sol estará más alto en el cielo en verano y más bajo en invierno, por lo que las cifras de producción de sus paneles solares variarán según la temporada. Recuerde: se trata de producción anual. Sin duda, su sistema producirá más electricidad en el verano, pero probablemente también esté usando más electricidad, especialmente en el sur, donde no puede vivir sin aire acondicionado.
¡Su techo también juega un papel importante en términos de eficiencia! Al igual que tener que enfrentarse a un objetivo para alcanzar el objetivo, sus paneles deben apuntar al Sol para maximizar la producción. Los diseñadores de sistemas logran esto al orientar los paneles de tal manera que su paso y azimut permitan una mayor exposición anual. Entonces, aquí es donde la geometría de su hogar se vuelve crucial.
Por ejemplo, “Pendiente del techo” es la pendiente o pendiente relativa del techo. Como el Sol varía en su ángulo de altitud a lo largo del año, los paneles deben inclinarse para que, en promedio, reciban la mayor parte de la luz solar. Este ángulo suele ser el mismo que su latitud local. Tenga en cuenta que este ángulo es relativo al suelo, no a la superficie del techo. El ángulo entre los paneles y el techo es su latitud menos la pendiente del techo (el ángulo de inclinación).
El otro ángulo que debe tener en cuenta es el ángulo de acimut, que generalmente se mide desde una dirección cardinal como norte o sur. En Italia, apuntar los paneles perfectamente hacia el sur es ideal (en la misma dirección que la antena parabólica) porque verán la máxima exposición a la luz solar. Sin embargo, no es el fin del mundo si tiene un techo orientado al este / oeste. Hoy en día se ven a menudo sistemas en cubiertas con orientación este / oeste.
La única dirección en la que no orientarías tus paneles es hacia el norte (a menos que vivas en el hemisferio sur. Para aclarar, esto se debe a que la Tierra es aproximadamente una esfera. Para las personas que viven en el hemisferio norte, el sol parecerá estar en la parte sur del cielo Esto es lo opuesto para los residentes del hemisferio sur.
El mito de los cielos nublados y el sol
Existe la idea errónea de que los días nublados impiden la generación de electricidad. A pesar de que los paneles solares para su hogar seguramente verán una caída en la producción, todavía reciben luz y continúan convirtiéndola en electricidad.
El mero hecho de que pueda ver los paneles del techo significa que hay luz entrando a través de la capa de nubes opacas. Lo que importa es la abundancia anual de sol, no un solo día nublado donde los paneles solo podrían producir alrededor del 20% de su capacidad nominal.
Además, el hecho de que la temperatura sea más fría significa que los paneles solares serán más eficientes que una ciudad más cálida que podría recibir el mismo nivel de sol. Mira Alemania. Los alemanes, hasta hace poco, lideraban el mundo en la producción de energía solar y su país no se anuncia como un paraíso tropical bañado por un mar de sol. A pesar de su clima más septentrional y templado, representan aproximadamente 1/5 de la energía solar del mundo, aproximadamente 40 gigavatios de capacidad instalada.
Sombra: la perdición de la existencia de su panel solar.
Esto se explica por sí mismo, pero no puedo enfatizar el efecto de sombra, ya que es particularmente malo para su sistema de energía solar residencial o comercial. La buena noticia es que también es uno de los más fáciles de controlar, ya que no es un factor ambiental (a menos que cuente los árboles).
La sombra es enemiga del sol porque, al igual que las nubes, bloquea la luz solar necesaria para producir electricidad. Entonces, por ejemplo, si tiene muchos árboles circundantes, probablemente tendrá que cortarlos o eliminarlos para que se conviertan en solares. Las obstrucciones del techo, como las rejillas de ventilación o las chimeneas, también pueden ser un problema, aunque son mucho menos fáciles de recorrer.
La razón por la que la sombra plantea un problema tan grave tiene que ver con la forma en que los paneles solares están conectados internamente y juntos. En un panel, las celdas individuales están conectadas en serie para aumentar el voltaje del módulo, pero son tan eficientes como su eslabón más débil. Entonces, incluso si una pequeña parte de un módulo está sombreada, toda la matriz experimentará una caída de energía. Esto es cierto para el sistema en su conjunto, ya que los propios paneles están conectados en serie (generalmente).
Pero hay una gran solución a este problema: utilice optimizadores de energía o microinversores. Básicamente, un optimizador de energía aísla un solo módulo para que su rendimiento no afecte a los demás módulos de una matriz. Piense en los microinversores como luces navideñas modernas. Las cadenas de luces más antiguas tenían el problema de “cuando una luz deja de funcionar, todas dejan de funcionar”. Con un microinversor, la producción de los paneles sombreados se verá afectada, pero el resto del sistema estará bien.
