¿Cómo maximizar el rendimiento de una placa solar?

Rendimiento placa solar
Antonio García, Jefe de obras en Cuerva
Escrito el 29 de agosto de 2023
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La energía solar tiene múltiples beneficios en el plano económico y ambiental. Es por ello que numerosas viviendas y empresas han dado el salto hacia esta fuente de energía renovable y limpia. En 2022, según datos de la Unión Española Fotovoltaica (UNEF), se instalaron 2.507 MW de potencia de energía solar de autoconsumo, lo que supone un 108% más que en el año anterior.

No obstante, antes de instalar un sistema fotovoltaico, deberás considerar diversos factores que influyen en el rendimiento de una placa solar y que, por tanto, afectarán a la producción de energía y, en consecuencia, al consumo energético.

Pero, ¿qué es el rendimiento de un panel solar? Te contamos su implicación en la generación de energía, cómo se calcula y los factores que influyen sobre esta variable.

¿Qué es el rendimiento de un panel solar?

El rendimiento de una placa solar muestra la capacidad que tiene el módulo para convertir energía solar en electricidad apta para el autoconsumo. Como es lógico, a mayor rendimiento del sistema, la energía generada será superior.

La eficiencia de dichos paneles fotovoltaicos suele detallarse en las características técnicas del producto del fabricante. Según las condiciones estándares de medida bajo las que se prueban los módulos fotovoltaicos para fijar los parámetros básicos (STC, por las siglas del inglés standard test conditions), la irradiancia estándar se establece en 1.000 W/m2 de potencia.

No obstante, cabe mencionar que, si bien el valor calculado corresponde a circunstancias específicas, lo normal es que, una vez montada la instalación, la productividad descienda ligeramente. A día de hoy, según la mayoría de los fabricantes e instaladores, el rendimiento de las placas solares se aproxima a un 80% con una temperatura de 40 °C, pero no es el mismo en todos los casos. Estas variaciones se efectúan a causa de diferentes elementos, como la orientación, el clima, sombras, calidad de materiales y procedimientos a la hora de hacer un buen estudio de la instalación, entre otros.

Sin embargo, en la actualidad, todas las placas solares del mercado son de rendimiento alto y presentan una eficiencia entre el 20% y 23%, al generar 400 W/m2. De todos modos, el futuro es alentador: un grupo de científicos estadounidenses ha logrado una eficiencia del 39,5%.

Por lo general, si es cierto que cuanto mayor sea el rendimiento, la placa solar tendrá un coste superior.

¿Cómo calcular el rendimiento de una placa solar?

Para calcular el rendimiento de una placa solar, partimos de las siguientes condiciones óptimas o STC (Condiciones Estándar de medida):

  • Irradiancia solar de 1.000 W/m2
  • Temperatura del panel de 25ºC
  • Distribución espectral AM* de 1,5G

*Distribución espectral: la proporción de aire atmosférico que atraviesan los rayos solares para incidir sobre los módulos.

Además, precisamos del tamaño del módulo (expresado en m2) y la potencia teórica de las placas solares. Por tanto, la fórmula del rendimiento sería:

Rendimiento placa solar = Potencia del módulo / (Irradiancia * Superficie del panel)

Veámoslo mejor con un ejemplo.

Imagina que vas a instalar una placa solar que mide 2 m2 (medida estándar) y tiene una potencia de 250W. Si aplicamos la fórmula para calcular el rendimiento de una placa solar, el resultado es el siguiente:

Rendimiento = 250 W / (1.000W/m2 * 2 m2) = 0,125 = 12,5% de eficiencia

En definitiva, esta cifra indica que la eficiencia del panel solar es del 12,5%, es decir, usa ese porcentaje de la energía que incide sobre él. No obstante, es importante recordar que hablamos bajo unas condiciones óptimas, esto es, no se ha tomado en cuenta aspectos como la calidad de las células fotovoltaicas, el tipo de conexiones entre ellas, la orientación, inclinación o un mal mantenimiento.

Factores que influyen en el rendimiento de los paneles solares

El rendimiento de las placas solares es un factor esencial, porque de ello dependerá el consumo de electricidad que podamos hacer en un establecimiento, fábrica u hogar. Sin embargo, como ya hemos mencionado, hay diversos factores que influyen en la producción y, por tanto, en el rendimiento de los paneles solares.

A continuación, te detallamos los elementos que deberías tener en cuenta antes de iniciar el proceso de tu instalación fotovoltaica:

  • Materiales de las placas solares
  • Irradiación solar
  • Temperatura y clima
  • Orientación e inclinación
  • Sombras
  • Estacionalidad
  • Mantenimiento y suciedad de la instalación fotovoltaica

Materiales del sistema fotovoltaico

La calidad de los materiales de los módulos es importante para aumentar el rendimiento, pero no olvidemos que intervienen otros componentes del sistema, como el inversor, el cableado y la batería, que también afectan a la producción energética.

Si no se utilizan los componentes adecuados, el rendimiento puede sufrir una reducción de hasta el 20%. Por esta razón, es imprescindible elegir materiales de buena calidad que alarguen la vida útil de la instalación, evitando fallos tempranos en el sistema y maximizando la producción.

Irradiación solar

La cantidad de radiación solar varía según la latitud en la que se sitúe el sistema, es decir, no es uniforme. Por eso, cuánto más cerca del Ecuador estemos, mayor será la radiación. En cambio, cuánto más nos alejemos, más disminuirá la radiación. La buena noticia es que en España contamos con una irradiación solar alta. Sin ir más lejos, la Península recibe una media de 2.600 horas de luz al año.

Por otro parte, la irradiación recibida está influenciada por:

  • Ubicación geográfica
  • Altura
  • Clima
  • Sombras
  • Inclinación

Y es que, en función de la geografía, el clima y los fenómenos meteorológicos, se reciben más o menos horas de sol. Por tanto, es fundamental conocer la diferencia entre los tres tipos de radiaciones:

  • Radiación directa. Proviene directamente del sol.
  • Radiación difusa. Se dispersa por la presencia de componentes atmosféricos, como polvo y nubes. Puede generar un 15% del total de radiación.
  • Radiación reflejada. Se produce por la radiación rebotada desde la superficie. Este tipo de radiación la reciben las edificaciones situadas de forma perpendicular a la superficie.

Temperatura y clima

El rendimiento de una placa solar también depende de la temperatura y el clima de la zona geográfica. Contrario al mito instaurado en torno a los paneles solares, las temperaturas extremadamente altas no son favorables para la instalación de autoconsumo y reducen su rendimiento.

De hecho, se estima que el máximo rendimiento se obtiene con una temperatura de 25ºC. A medida que aumenta este valor, la eficiencia de nuestros módulos desciende. En este sentido, lo normal es que disminuya la productividad en torno al 1% por cada 2ºC de temperatura más en los módulos.

Por otra parte, tampoco es cierto que los climas adversos no suelen ser bien recibidos en las instalaciones fotovoltaicas. El desarrollo tecnológico que se ha producido durante la última década ha revolucionado el mercado y mejorado la calidad de los materiales. Es decir, los módulos se fabrican para resistir cualquier fenómeno meteorológico adverso. Obviamente su eficiencia es menor que si tenemos un día soleado estupendo, pero rinden. 

En caso de lluvia o nieve, la producción de energía desciende, sobre todo, si no tomamos ciertas precauciones. Por ejemplo, la acumulación de nieve puede causar daños a la estructura y afectar de manera notable a la producción, al dificultar la absorción de la luz solar. Por ello, es importante una limpieza adecuada que evite incidencias de esta categoría.

No obstante, hay que ir con cuidado en las zonas con fuertes vientos, ya que estos pueden ocasionar incidencias en la superficie de los paneles y, en ocasiones, es posible que se produzca el efecto vela, una fuerza de tracción sobre los anclajes que puede provocar desperfectos en la cubierta. Por esta razón, es importante escoger materiales de buena calidad que garanticen una alta producción durante su vida útil.

Aun así, en la ficha técnica, muchos fabricantes incluyen el Coeficiente de Temperatura de Potencia. ¿Qué función tiene este valor? Este hace referencia a la pérdida de potencia por cada grado de temperatura que aumenta en las placas solares por encima del valor óptimo, es decir, 25ºC.

En la actualidad, la pérdida se mantiene alrededor de los -0,30% y -0,50%. Si este intervalo disminuye, el rendimiento del panel será superior y lograremos menos pérdidas producidas.

Rendimiento de una instalación fotovoltaica en días nublados y con nieve

¿Los paneles solares producen energía en días nublados? La respuesta es que la radiación directa es más efectiva a la hora de generar energía, pero no implica que la nubosidad sea un obstáculo. De hecho, la radiación difusa, que se filtra a través de las nubes hasta llegar a la superficie, también permite que las placas solares produzcan energía, aunque en menor cantidad. En estas situaciones, las placas solares aún pueden generar entre un 10% y un 25% de su capacidad.

Cabe destacar que incluso la nieve aprovecha la radiación reflejada para mejorar el rendimiento del sistema. Por tanto, en este caso, los módulos fotovoltaicos continúan generando energía sin problemas.

Orientación e inclinación

La orientación óptima de las placas solares en España es al sur. Esto se debe a que los rayos perpendiculares que se reflejan en la superficie permiten un incremento de la productividad y, por consiguiente, un aumento de la rentabilidad de la instalación fotovoltaica, aprovechándose más horas de luz.

No obstante, si no se pueden orientar al sur, podemos tomar algunas soluciones según la ubicación de la cubierta. Por ejemplo, en el caso de las edificaciones orientadas al este, reciben luz en las horas más tempranas del día. Sin embargo, si están orientadas hacia el oeste, la mayor producción de energía se obtiene en las horas más tardías. Por tanto, habrá que adaptar el consumo energético a dichas franjas horarias.

De todas maneras, hay una solución en auge en Europa para compensar estas pérdidas energéticas. Se basa en la instalación de paneles solares al este y al oeste para maximizar la producción de energía, aunque, en ningún caso, deberán orientarse al norte.

A pesar de todo, las ligeras variaciones en la orientación no producen un descenso significativo del rendimiento del sistema. En este sentido, hablamos de pérdidas en torno al 1% y el 3%.

Por otro lado, es importante tener en cuenta la inclinación. En España, el ángulo de inclinación óptimo está entre 20º y 40º, aunque este valor puede variar según la ubicación geográfica. En el norte, es recomendable un ángulo de inclinación de unos 40º, mientras que en las zonas del sur, el ángulo ideal sería entre los 20º y 25º.

Sombras

¿Qué ocurre si le da sombra a un panel solar? Las sombras son uno de los grandes enemigos de las placas solares y pueden generar grandes pérdidas. Sin ir más lejos, la potencia es capaz de sufrir una reducción del 30%. Por ello, es primordial evitar su impacto en cualquier instalación fotovoltaica.

Más allá de esto, en ciertas situaciones, por la ubicación de la edificación, el espacio es limitado y no es posible evitar las sombras en su totalidad. ¿Qué podemos hacer al respecto? Es recomendable optar por tecnologías avanzadas que permiten mantener el rendimiento de las placas solares.

En este contexto, los microinversores son una solución acertada para este tipo de instalaciones, donde cada módulo actúa de forma independiente, sin afectar a la producción total del sistema.

Estacionalidad

La estacionalidad es otro elemento que afecta al rendimiento de un panel solar. Y es que el movimiento del sol causado por la rotación de la Tierra modifica el ángulo en que los rayos inciden de forma perpendicular sobre la instalación. Es decir, el número de horas de sol percibidas al año difiere según la estación. Por eso, en invierno, recibimos menos horas de luz, lo que provoca una producción de energía inferior, generando así menos electricidad.

A pesar de esto, aunque en verano disfrutemos de más luz, instalar un sistema fotovoltaico en invierno sigue siendo una opción rentable. Recuerda que captan más energía en función de la cantidad de luz solar recibida y no dependen del calor generado.

En cuanto a las condiciones atmosféricas, los paneles solares podrían verse afectados en situaciones extremas como nieve, lluvia o fuertes vientos. Por ello, es imprescindible llevar a cabo una limpieza y un mantenimiento periódico, tal como explicamos a continuación.

Mantenimiento

Realizar un adecuado mantenimiento de las placas solares* asegura un correcto rendimiento de tu sistema. Este proceso requiere dos puntos a realizar: la limpieza de los paneles y la revisión de los componentes técnicos.

Si nos olvidamos de hacer un mantenimiento regular, se puede acelerar el deterioro del sistema, debido a fenómenos meteorológicos o suciedad. Por ejemplo, la acumulación de polvo puede dificultar la absorción de la luz solar y, en consecuencia, reducir el rendimiento de la instalación hasta en un 50% en las peores situaciones.

Una gran ventaja es que mantener las placas solares limpias y en buen estado no supone un gasto elevado y apenas requiere tiempo. El silicio, el material principal del módulo solar, es el responsable de este bajo mantenimiento. Gracias a su resistencia, las placas pueden soportar climas adversos sin ningún problema, manteniendo siempre altos estándares de calidad.

Tan solo necesitarán tres o cuatro limpiezas al año con agua y jabón. Después, secar con un paño o bayeta que no deje residuos. Te aconsejamos contratar a un profesional, pero si prefieres hacerlo por tu cuenta, asegúrate de tomar precauciones para garantizar tu seguridad y el rendimiento del sistema.

Igualmente, es importante revisar posibles desperfectos de la instalación fotovoltaica como, por ejemplo, cableado, inversor, baterías, entre otros componentes. En esta misma línea, debe efectuarse una revisión de los elementos restantes que forman parte de la instalación como algún desgaste prematuro.

*Con el paquete premium de instalaciones fotovoltaicas que ofrece Cuerva a cualquier tipo de sector e industria, puedes disfrutar de los servicios de mantenimiento preventivo, así como una actuación correctiva al año, sin cargos adicionales. Si quieres tener más información sobre esto, te contamos más.

Consigue el máximo rendimiento de tus placas solares

Con todo esto, ya conoces los factores que afectan a la eficiencia y rendimiento de una placa solar y que, por ende, son importantes considerar para extraer el máximo partido a la instalación fotovoltaica. Controlar aspectos como la orientación, el clima y el mantenimiento, entre otros, permite alargar la vida útil del sistema y generar más energía limpia durante un largo periodo de tiempo.

Por tanto, si decides apostar por una instalación fotovoltaica, es conveniente contratar a profesionales con una reconocida solvencia que realicen un estudio personalizado de la cubierta para garantizar un buen rendimiento del sistema.

En Cuerva te asesoramos y estudiamos tu caso en profundidad, sin compromiso. Te acompañamos en cada fase de la instalación, desde el estudio inicial hasta el mantenimiento. Todo de manera personalizada, con el fin de obtener energía 100% limpia y sostenible durante toda su vida útil. Trabajamos para transformar y mejorar el sector de la energía. ¿Te unes a la transformación?

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Sobre el autor

Antonio García, Jefe de obras en Cuerva
Antonio se unió a Cuerva en mayo de 2021 como jefe de obras, donde se encarga de la gestión de obras que van a ser ejecutadas del departamento de servicios industriales y energéticas, así como el apoyo a oficina técnica. Si bien antes de unirse a Cuerva, estaba especializado en proyectos fotovoltaicos, ahora lleva obras de diversa índole: telecomunicaciones, electricidad o energías renovables. Es Graduado en Ingeniería Electrónica Industrial por la Universidad de Jaén.
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