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Rendimiento del panel solar : profundicemos

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Si esta interesado en la instalaciòn de energìa solar y desea colocar paneles solares en su hogar debe saber cuantos paneles solares necesitarà y esto depende del rendimiento del panel solar. Cuanto mayor sea el rendimiento o eficiencia menos paneles solares necesitaremos

En este artículo profundizaremos un poco más en la eficiencia fotovoltaica solar. Para una introducción a la eficiencia del panel, vea la eficiencia aquí . La mayoría de las personas están familiarizadas con el concepto de eficiencia de las estadísticas de consumo de gas en los automóviles. 

Rendimiento del panel solar

En el mundo de la energía solar, la eficiencia es una medida de qué tan bien una célula o panel solar convierte la luz solar que golpea su superficie en electricidad utilizable. Hay una gran variedad de factores que en última instancia determinan la eficiencia, y es un tema técnicamente complejo. Veremos brevemente algunos de los cálculos que conforman la calificación de eficiencia aquí.

Para comenzar, veamos un cálculo simple de esta eficiencia.

Los elementos del cálculo son:

  • La energía luminosa del sol, o irradiancia, se mide en vatios por metro cuadrado y se denota por E
  • La energía eléctrica producida por cada célula solar en el panel fotovoltáico; esto se mide en vatios y se observa en su nivel máximo de salida P m
  • El área de superficie de la celda: esto se mide en metros cuadrados y se denota por Ac
  • La eficiencia resultante se denota con el símbolo griego para ‘h’ – Eta h

La fórmula se ve así:

Rendimiento del panel solar

La eficiencia de las celdas en el panel fotovoltáico ayuda a determinar (junto con algunos otros factores) la potencia anual entregada por todo el sistema.

Esta es una consideración importante, ya que si un sistema de energía solar debe dimensionarse correctamente para su hogar o negocio, primero debemos poder calcular el potencial de producción de energía de ese sistema.

Considere una casa con una factura de electricidad de $ 200 por mes; naturalmente, tendremos que considerar cuántos paneles encajarán en el techo de la casa, el ángulo de los paneles en relación con la trayectoria del sol, etc.

Pero igual de importante es la eficiencia de esos paneles: la elección entre dos productos de diferentes fabricantes puede ofrecer una gran diferencia en la energía generada. El cálculo de la eficiencia solar comienza por determinar algunos números.

  • Digamos que un panel solar en particular tiene una potencia de 210W.
  • Asumiremos en términos de energía solar que golpea el panel que estamos en “condiciones de prueba estándar”, lo que significa que una irradiancia de aproximadamente 1000 W / m 2 golpea el panel.
  • Tenemos un panel que tiene 1,7 m 2 de células solares.

Ahora, usando nuestra fórmula de cálculo de eficiencia de arriba, podemos calcular la eficiencia de este panel en 12.35%

De manera similar, si sabemos que la eficiencia de un panel es, digamos, 17.6%, y su área es de 1.4 m 2 , y si tenemos condiciones de prueba estándar, podemos calcular la potencia de salida del panel ajustando nuestra fórmula a:

m = hx E x A c, que nos dice que es un panel con una potencia de 246W.

Si bien estos cálculos pueden ser útiles para ilustrar la complejidad de las calificaciones de eficiencia, en realidad solo “rascan la superficie” del sujeto. Hay un montón de factores adicionales que contribuyen a la salida de un panel en particular en una instalación en particular, como:

  • Latitud
  • Reflectividad de la superficie
  • Eficiencia termodinámica: este es un examen de la energía de los fotones de luz que golpean la superficie, y las tecnologías que se están desarrollando para convertir las energías de los fotones de diferentes niveles de energía en electricidad útil.
  • Eficiencia de conducción: una medida de conversión de fotones en corriente eléctrica
  • El clima
  • La época del año – es el sol bajo o alto en el cielo
  • Eficiencia de separación del portador de carga: otra área técnica

Nicolas_Carnot.jpgLa máxima eficiencia posible de la conversión de la luz solar es un 86% teórico, conocido como el límite de Carnot después de Nicolas Carnot.

La idea básica del teorema es que la energía puesta en un sistema será mayor que la energía convertida producida por el sistema, ya que parte del aporte de energía se utiliza en el proceso de conversión. Pero es poco probable que los paneles solares se acerquen a esta cifra de eficiencia del 86% con nuestras capacidades tecnológicas actuales, ya que están sujetos a otras limitaciones.

Claramente, esta es un área que es mejor dejar a los científicos de I + D que trabajan para grandes fabricantes de paneles fotovoltaicos. Algunos de ellos son excepcionalmente buenos y pueden ofrecer ventajas de rendimiento récord que mantienen a compañías como SunPower en la cima del juego solar.

Aun así, a partir de 2013, las mejores eficiencias logradas en la primera línea de la investigación solar fueron de alrededor del 43%, mientras que los paneles fotovoltaicos disponibles comercialmente alcanzan un pico de alrededor del 21%. ¡Entonces hay mucho más trabajo por hacer!+

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