¿Se pueden sobrecalentar los paneles solares?

Los paneles solares pueden sobrecalentarse. Es una suposición común relacionar climas cálidos con excelentes condiciones para paneles solares

Se pueden sobrecalentar los paneles solares?

Sin embargo, la verdad es que las condiciones de temperatura ambiente alta no son buenas para los paneles solares.

Esta es una de las principales causas de un bajo rendimiento  y puede reducir los rendimientos de energía si no se considera adecuadamente.

Para describir con precisión cómo los paneles solares pueden sobrecalentarse, primero debemos comprender alguna teoría básica detrás de los diseños de sistemas solares fotovoltaicos.

Paneles solares y condiciones de prueba

Los nuevos modelos de paneles solares deben pasar por un conjunto de pruebas de laboratorio conocidas como Condiciones de prueba estándar (STC) y Temperatura nominal de la celda de operación (NOCT) que están relacionadas con el rendimiento y la potencia de salida del módulo en condiciones ambientales específicas.

Esta publicación es útil para aprender más sobre cómo se clasifican los paneles solares .

Los STC se refieren a las siguientes condiciones de laboratorio:

Irradiancia = 1kW / m ²                

Temperatura = 25 ° C

Masa de aire = 1.5 AM.

Por otro lado, las condiciones NOCT prueban los paneles solares bajo los siguientes parámetros:

Irradiancia = 800 W / m ²

Velocidad del viento = 1 m / s

Temperatura ambiente = 20 ° C

Temperatura de superficie = 45 ° C

Como puede ver, hay diferencias importantes entre STC y NOCT. Las condiciones NOCT representan un enfoque más realista que el STC porque consideran valores de irradiancia de 800 W / m ² y temperaturas de operación de 45 ° C en la célula solar.

Sin embargo, STC se considera como la referencia principal para dimensionar sistemas fotovoltaicos.

Las salidas de potencia, eficiencias, voltajes y valores de corriente generalmente se refieren a condiciones de STC.

El problema radica en el hecho de que las condiciones del mundo real pueden ser muy diferentes de STC, por lo tanto, los diseñadores solares deben usar expresiones matemáticas técnicas para estimar los nuevos valores de acuerdo con las condiciones del mundo real.

La influencia de la temperatura en el rendimiento del panel solar

La temperatura es un parámetro ambiental que afecta profundamente el voltaje del módulo fotovoltaico. El efecto en la salida de potencia también es importante ya que el voltaje se ve profundamente afectado.

Por otro lado, el efecto de la temperatura en los valores actuales es técnicamente insignificante.

Los valores de baja temperatura aumentan el voltaje en el módulo, mientras que los valores de alta temperatura reducen el voltaje del panel solar.

Dado que la potencia es igual a la corriente multiplicada por el voltaje (P = V * I), las condiciones de baja temperatura mejoran el rendimiento y la eficiencia del módulo, mientras que las altas temperaturas reducen la potencia de salida y provocan otras pérdidas térmicas.

Los valores de temperatura de operación de la celda PV cambian de acuerdo con la temperatura ambiente y los valores de irradiación.

Para estimar los nuevos valores de temperatura de operación del módulo, los diseñadores solares usan la expresión a continuación, donde Ic representa la irradiancia estimada en el módulo.

Luego, usando esta nueva temperatura de operación ( _celda T ), se debe considerar otro parámetro importante y se puede encontrar en cualquier hoja de datos de cualquier panel solar: el coeficiente de temperatura del voltaje.

Este coeficiente indica la velocidad a la que el panel solar cambiará su salida de voltaje de acuerdo con un aumento de 1 ° C en la temperatura de funcionamiento del módulo.

Usando otra expresión y este coeficiente, es posible estimar el nuevo circuito abierto y los voltajes de punto de máxima potencia.

Esta expresión se puede encontrar a continuación, donde está el coeficiente de temperatura del voltaje de circuito abierto.

Los paneles solares en condiciones de temperatura fría son similares al valor de temperatura NOCT (45 ° C), sin embargo, en condiciones de temperatura caliente, la temperatura de la celda de operación puede alcanzar valores tan altos como 70 ° C.

¿Cómo funcionan los paneles solares en climas calidos?

Hemos aprendido que los paneles solares usan radiación solar para generar electricidad, pero esta fuente de energía tiene dos componentes: luz y calor.

Los paneles solares utilizan las partículas de luz entrantes como la principal fuente de energía para transformarse en electricidad, sin embargo, el componente de calor no se utiliza para generar electricidad.

El calor generalmente se asocia con altas temperaturas y alta humedad relativa. Como discutimos anteriormente, las altas temperaturas tienen un efecto negativo en el rendimiento de los paneles solares.

Los valores elevados de humedad relativa tampoco son buenos para los sistemas fotovoltaicos porque pueden conducir a otros problemas como la presencia de humedad, delaminación, corrientes de fuga, degradación del módulo y reducción de los valores actuales.

Además, si estamos instalando paneles solares en un techo inclinado, entonces también surge otro problema en climas cálidos.

La circulación de aire detrás del módulo es necesaria para mantener el módulo frío y también para reducir las pérdidas térmicas.

Si el módulo está demasiado cerca del techo, entonces no hay suficiente flujo de aire detrás de él, lo que también conduce a valores de temperatura más altos, más pérdidas de energía y reducciones en los valores de voltaje.

Los sistemas de montaje en tierra no tienen ese problema porque el aire fluye libremente detrás del módulo.

En otras palabras, los paneles solares pueden sobrecalentarse. Si su panel solar se sobrecalienta, significará una reducción en la eficiencia y el rendimiento del módulo.

Dicho esto, no significará que el módulo se dañará por el exceso de calor.

Los paneles solares se prueban bajo pruebas de calor húmedo, que someten el módulo a 1,000 horas de valores de temperatura elevada, como 85 ° C con 85% de humedad relativa.

Para que un módulo esté disponible comercialmente, debe pasar esta prueba y también la prueba de ciclo térmico, que incluye 200 ciclos de variaciones de temperatura entre -40 ° C y 85 ° C.

Como puede imaginar, si el panel solar pudiera pasar eso, entonces es poco probable que se dañe por los valores de temperatura disponibles en su ubicación.

Qué hacer si su ubicación es calida

Lo primero que necesita saber es que si su ubicación puede alcanzar valores de temperatura ambiente de hasta 40 ° C – 50 ° C durante la temporada de verano, entonces sus paneles solares no funcionarán con alta eficiencia, y desafortunadamente, no hay nada puedes hacer al respecto.

Sin embargo, hay algunos detalles en los que es posible que desee pensar al instalar el sistema FV para minimizar esas pérdidas.

Discutimos la influencia de los coeficientes de temperatura en el voltaje del panel solar.

Elegir un panel solar con un coeficiente de alta temperatura en un lugar extremadamente cálido es una muy mala idea.

Aquí, es un deber del diseñador solar prestar atención a los valores del coeficiente de temperatura y elegir los paneles solares que tienen los coeficientes más bajos para minimizar el efecto de la temperatura en el módulo.

Si se pregunta cuál es el panel solar con el coeficiente de temperatura más bajo de la industria, verifique los módulos HIT de Panasonic (el coeficiente de temperatura es -0.258% / ° C, el más bajo de la industria).

Además, olvídate de un sistema de montaje en la azotea. En un entorno de clima cálido, debe maximizar la refrigeración por aire, por lo tanto, debe instalar un sistema de montaje en el suelo para permitir que el módulo se enfríe lo más posible.

Finalmente, los lugares cálidos generalmente se atribuyen a desiertos o áreas con mucho polvo.

Teniendo en cuenta la presencia de polvo, tormentas de arena y el impacto que los factores de suciedad podrían tener en los rendimientos de energía del sistema fotovoltaico, también es importante que el diseñador solar de su matriz lo tenga en cuenta.