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La eficiencia de un panel solar es un criterio esencial para evaluar su rendimiento, ya que determina la capacidad del equipo para convertir la energía solar en electricidad. Cuanto mayor sea el rendimiento, más eficiente será el panel solar.
En este artículo te explicamos qué es el rendimiento de un panel solar, cómo calcularlo (con un ejemplo concreto) y los factores que influyen en él. También te daremos algunos consejos para maximizar el rendimiento de tu instalación solar y rentabilizar más rápidamente tu inversión. ¡Pongámonos manos a la obra!
¿Cuál es la eficiencia de un panel solar?
La eficiencia de un panel solar, también conocida como eficiencia energética, es un parámetro que indica la proporción de energía solar incidente que el panel solar convierte en energía eléctrica "útil". Es un indicador importante del rendimiento de un panel solar, ya que permite evaluar la eficacia con la que convierte la energía solar que recibe en energía eléctrica.
Como verás en el resto de esta guía práctica, la eficiencia de los paneles solares es un parámetro complejo que depende de muchos factores relacionados con los materiales, el diseño, las condiciones ambientales y la instalación. La mejora de la eficiencia de los paneles solares es un campo de investigación muy dinámico, en consonancia con los retos del desarrollo sostenible, pero también con el telón de fondo de la crisis energética.
¿Cómo se calcula la eficiencia de un panel solar?
Normalmente expresada en porcentaje (%), la eficiencia del panel solar (η ) se determina dividiendo la potencia eléctrica producida por el panel, o "P_out", por la potencia solar incidente en la superficie del panel, o "P_in", y multiplicando por 100 para obtener un porcentaje.
Esta es la fórmula para calcular la eficiencia de un panel solar:
Como veremos, varios factores influyen en la eficacia de los paneles solares, pero existen medias más o menos fiables según el tipo de célula solar (entre 10 y 22 %), con un límite teórico fijado en 31 %.
Ejemplo de cálculo de la eficiencia de un panel solar
Veamos un ejemplo para calcular la eficiencia de un panel solar. Supongamos que tenemos un panel solar cuya potencia eléctrica máxima (Pmax) y superficie conocemos, y queremos calcular su eficiencia.
- Potencia máxima de salida eléctrica (Pmax): Supongamos que el panel solar tiene una potencia máxima de 300 W;
- Superficie del panel solar (S): supongamos que tiene 2 m² ;
- Irradiación solar estándar (G) : 1 kW/m² (1000 W/m²) ;
- Energía solar incidente (P_in): Multiplica la superficie del panel solar por la irradiación solar estándar. P_in = S * G = 2 m² * 1000 W/m² = 2000 W ;
- Eficacia de los paneles solares (η) : η = (Pmax / P_in) * 100 η = (300 W / 2000 W) * 100 = 15 %
En este ejemplo, la eficiencia del panel solar es 15 %. Esto significa que 15 % de la energía solar incidente se convierte en energía eléctrica, mientras que el resto se pierde en forma de calor o reflexión.
¿Por qué medir la eficiencia de un panel solar?
La eficiencia es un KPI decisivo a la hora de evaluar el rendimiento global de los paneles solares, tanto para los profesionales como para los usuarios finales. Medir la eficiencia de los paneles solares permite evaluar y comparar el rendimiento de las distintas tecnologías solares, dimensionar y optimizar las instalaciones fotovoltaicas y, si eres profesional o aficionado, estar al día de los avances tecnológicos en el campo de la energía solar.
Hemos recopilado una lista de las distintas formas de medir la eficiencia de los paneles solares:
|Calcular la eficiencia de un panel solar||Explicación|
|Comparación de tecnologías||Efficiency compara el rendimiento de distintas tecnologías de paneles solares y materiales semiconductores. Esto ayuda a investigadores y fabricantes a identificar las tecnologías más prometedoras y centrar sus esfuerzos en desarrollarlas y mejorarlas.|
|Elección del panel solar||Tanto para los instaladores como para los consumidores, la eficiencia es un criterio importante a la hora de elegir paneles solares. Un panel con una eficiencia elevada producirá más energía eléctrica para una superficie dada, lo que es especialmente importante en situaciones en las que el espacio es limitado.|
|Cálculo de la producción de energía||Conocer el rendimiento de un panel solar es esencial para estimar la producción de energía de un sistema fotovoltaico. Los instaladores e ingenieros pueden utilizar esta información para dimensionar correctamente los sistemas y determinar cuánta energía producirá un sistema a lo largo de su vida útil.|
|Evaluación de la calidad y la fiabilidad||La alta eficiencia se asocia generalmente a una calidad de fabricación superior y a materiales de alta calidad. Comparando la eficiencia de los paneles solares de distintos fabricantes, consumidores e instaladores pueden hacerse una idea de la calidad y fiabilidad de los productos.|
|Seguimiento del progreso tecnológico||Medir la eficiencia de los paneles solares permite seguir los avances en la investigación y el desarrollo de nuevas tecnologías solares. Los investigadores y fabricantes pueden evaluar la eficacia de sus innovaciones y dirigir sus esfuerzos a seguir mejorando la eficiencia energética de los paneles solares.|
Tomemos el factor número 3. La eficiencia de los paneles solares es un indicador crucial para determinar cuánta energía puede producir un sistema fotovoltaico (FV) en un periodo determinado. Por ejemplo, si un panel solar de 1 m² recibe 1000 W/m² de luz solar y tiene una eficiencia de 20 %, la energía eléctrica producida será de :
P_out = Rendimiento × P_in × Superficie
P_out = 0,2 × 1000 W/m² × 1 m²
P_out = 200 W
Así, este panel solar producirá 200 W de energía eléctrica en condiciones óptimas.
¿Cuál es la diferencia entre producción y rendimiento de paneles solares?
Todavía existe cierta confusión entre el público en general sobre el rendimiento y la eficiencia de los paneles solares. Estas dos magnitudes son diferentes, pero están estrechamente relacionadas:
- La eficiencia del panel solar mide la eficiencia con la que el panel convierte la energía solar incidente en energía eléctrica. Se expresa en porcentaje y se determina comparando la energía eléctrica producida por el panel con la energía solar incidente en su superficie. Por tanto, es un indicador de panel específicoEsto depende del tipo de célula solar (mono-Si, multi-Si, CdTe, CIGS, etc.), de la calidad de fabricación, de las posibles pérdidas ópticas y eléctricas, de la temperatura de funcionamiento y del ángulo de incidencia de la luz;
- La producciónse refiere a la cantidad de energía eléctrica realmente producida por un panel solar durante un periodo determinado, normalmente expresada en kilovatios-hora (kWh) o megavatios-hora (MWh). La producción depende de varios factores, como la eficiencia del panel solar, la cantidad de energía solar incidente (irradiación solar), las condiciones ambientales (temperatura, nubosidad y sombreado) y la instalación (orientación, inclinación, calidad del sistema de montaje).
¿Qué factores afectan a la eficiencia de un panel solar?
La eficiencia de los paneles solares es un parámetro complejo que depende de varios factores. En la siguiente tabla se enumeran estas variables, con explicaciones más detalladas en la segunda columna para un público más informado.
|Factor||Explicación||Influencia en el rendimiento(puntuación sobre 5)|
|Tipo de células solares||Silicio monocristalino (mono-Si): rendimiento entre 18 % y 22 %Silicio policristalino (multi-Si): rendimiento entre 15 % y 18 %Tcélula de cadmio (CdTe) : rendimiento entre 10 % y 12 iseleniuro de cobre, indio y galio (CIGS): rendimiento entre 12 % y 16 %Perovskitas: rendimiento potencial de hasta 25 % (tecnología emergente)||5/5|
|Calidad de fabricación||El nivel de defectos en el material semiconductor puede aumentar la recombinación de portadores de carga.El grosor y la composición uniformes de la capa absorbente mejoran la absorción de la luz y la eficaciaLa calidad de los contactos metálicos influye en las pérdidas eléctricas observadas.||4/5|
|Pérdidas ópticas||La reflectancia (porcentaje de luz reflejada por la superficie del panel) y la absorción parásita por materiales no activos influyen en la eficiencia.||3/5|
|Pérdidas eléctricas||Entre otras cosas, por la resistencia interna del material semiconductor, las interconexiones y los contactos metálicos.||3/5|
|Temperatura de funcionamiento||Este factor se mide por el coeficiente de temperatura. Para las células de silicio, la eficiencia disminuye en 0,3 % por grado Celsius por encima de 25° C.||4/5|
|Ángulo de incidencia de la luz||La absorción es máxima y la eficiencia óptima cuando la luz es perpendicular a la superficie del panel solar.||3/5|
|Efectos de sombreado||Pueden neutralizarse utilizando diodos de derivación y optimizando el diseño.||3/5|
|Instalación||La orientación, la inclinación y la ventilación influyen en el rendimiento del panel solar.||4/5|
¿Cómo puedo optimizar el rendimiento de un panel solar?
La eficiencia de un panel solar depende de varios factores, algunos de ellos externos, pero el usuario tiene un pequeño margen de maniobra para optimizarla. Te lo explicamos.
#1 Nivel de insolación
Cuanto mayor sea la irradiación solar, mayor será la producción de energía. Es fundamental elegir una ubicación con un buen nivel de luz solar para maximizar el rendimiento de los paneles solares. Los datos meteorológicos y el Atlas Solar pueden ayudarte a determinar la irradiación solar de tu zona.
#2 Orientación de los paneles solares
En el hemisferio norte, los paneles solares deben orientarse hacia el sur para captar la mayor cantidad posible de luz solar. Por el contrario, en el hemisferio sur, deben orientarse hacia el norte. También se puede considerar la orientación este u oeste, pero esto puede reducir ligeramente el rendimiento global.
#3 La inclinación de los paneles solares
El ángulo de inclinación óptimo depende de la latitud del lugar de instalación y varía a lo largo del año. Por regla general, el ángulo de inclinación óptimo es igual a la latitud del lugar de instalación. Para maximizar el rendimiento, la inclinación de los paneles solares puede ajustarse en distintas épocas del año.
#4 La influencia de la temperatura
La eficiencia de los paneles solares disminuye a medida que aumenta la temperatura. Una buena ventilación y una separación suficiente entre los paneles y el tejado pueden ayudar a mantener una temperatura óptima de funcionamiento y mejorar el rendimiento.
#5 La influencia del sombreado
Las sombras pueden afectar negativamente al rendimiento de los paneles solares. En la medida de lo posible, evite instalar paneles solares en zonas propensas a las sombras, como debajo de árboles o cerca de edificios altos. El uso de paneles solares equipados con diodos de derivación o microinversores puede reducir el impacto del sombreado parcial.
Tecnología de panel solar #6
Los paneles solares de silicio monocristalino suelen ser más eficientes que los de silicio policristalino u otras tecnologías.
#7 Mantenimiento de paneles solares
El polvo, los residuos y la suciedad pueden acumularse en la superficie de los paneles y reducir su rendimiento al bloquear la luz solar.
Cómo rentabilizar una instalación de paneles solares
Por término medio, una inversión en paneles solares se amortiza en unos quince años... y este punto de equilibrio tiende a acelerarse a medida que bajan los precios de los paneles y suben los de la energía. Hay una serie de medidas que puedes adoptar para rentabilizar más rápidamente tu inversión:
- Evaluar el potencial solar del emplazamiento antes de la instalación ;
- Elección de paneles solares de silicio monocristalino de calidad;
- Orientación e inclinación optimizadas a lo largo del día y del año;
- Asegúrate de que la instalación la realizan profesionales cualificados y de que el sistema está dimensionado en función de tus necesidades energéticas;
- Realice un mantenimiento periódico de su instalación solar: limpie los paneles, inspeccione los cables, los soportes y los inversores, etc;
- Utilizar un inversor de calidad ;
- Adapta tu consumo de energía a las horas de sol y considera la posibilidad de instalar un sistema de almacenamiento de energía para aprovechar el excedente;
- Aproveche los incentivos y subvenciones del gobierno;
- Si tu huerto solar produce más electricidad de la que consumes, considera la posibilidad de vender la energía sobrante a la red eléctrica.
Sobre el autor
Julienlicenciado en ingeniería mecánica y especialista en ingeniería climática desde 2009, se ha convertido en escritor especializado en energías renovables, con experiencia en bombas de calor y paneles solares fotovoltaicos para viviendas individuales.