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Eficiencia de los paneles solares en 2023

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¿Cómo se mide la eficiencia de los paneles solares?

La eficiencia de cualquier cosa calcula lo bien que la entrada se convierte en salida. En el caso de la eficiencia de los paneles solares, es una medida de lo bien que los paneles solares pueden convertir la luz solar atrapada en electricidad. Con los avances tecnológicos, la eficiencia ha mejorado con el tiempo; ahora se puede obtener más energía con menos paneles en comparación con el pasado.

Factores que afectan a la eficiencia de los paneles solares

La eficiencia de su panel solar depende de cinco factores:

Temperatura:

El nivel de excitación de los electrones determina sus niveles de energía. Sin embargo, a pesar de lo que mucha gente piensa, los paneles solares funcionan mejor a temperaturas más bajas. Esto se debe a los electrones presentes en la fina capa de silicio.

Estos electrones tienden a estar menos excitados y más tranquilos. Esto sólo aumenta su capacidad de transportarse en gran número a través de las líneas de transmisión para producir más electricidad. En condiciones de calor, los electrones estarán más excitados y se moverán caóticamente en direcciones aleatorias.

Esto dificulta que se desplacen fácilmente a través de las líneas de transmisión. En última instancia, esto provoca una disminución generación de energía solar en un día caluroso. En pocas palabras, obtendrá una mayor eficiencia de generación solar y un mayor voltaje en un día frío y soleado y una menor eficiencia en un día caluroso y soleado.

La edad:

Los paneles solares pueden durar entre 25 y 30 años. Durante este periodo, la eficiencia de los paneles solares disminuye gradualmente, pero puede caer drásticamente si la luz solar queda bloqueada por residuos, suciedad o sombra. Además, la lenta pero gradual disminución de la eficiencia llegará a un punto en el que sus paneles solares no generarán suficiente electricidad para cubrir sus necesidades. Cuando los fabricantes diseñan los paneles solares, tienen en cuenta esta tasa de degradación en el diseño inicial, pero aún así afectará a la eficiencia de su panel solar.

Reflexión:

La cantidad de luz captada y reflejada por un panel solar también influye en la eficiencia, ya que una mayor reflexión de la luz significa una menor captación de luz y, por tanto, una menor eficiencia. Además, no toda la luz captada se convierte en electricidad. Una parte se desperdicia en forma de energía térmica. Los revestimientos antirreflectantes y las superficies texturadas pueden ayudar a reducir la reflexión de la luz.

Cableado:

Las distintas configuraciones de cableado, como el cableado en serie o en paralelo, pueden influir en la eficiencia. La mejor forma de tomar esta decisión es a través de una empresa de paneles solares. Ellos pueden ayudarte a encontrar el diseño ideal para tu casa.

Existen muchos tipos de inversores, como los microinversores, los inversores de cadenas, los inversores híbridos o los optimizadores de potencia. El cableado también le ayudará a saber qué inversor es el más adecuado para sus paneles solares.

Los distintos tipos de inversores, la forma en que recogen la energía de los paneles, la envían a su casa y el tipo de almacenamiento de la batería desempeñan un papel importante a la hora de decidir la eficiencia de su sistema de paneles solares.

Si profundizas en los cables, encontrarás barras colectoras. Estos componentes metálicos conectan las células solares de un panel solar para captar la luz solar y transferir energía. Esto tiene un gran impacto en la eficiencia del panel solar. Con distintas configuraciones y tecnologías mejoradas, es posible aumentar la eficiencia.

Materiales:

Los paneles solares pueden fabricarse con distintos tipos de materiales:

  • Células solares multiunión.
  • Teluro de cadmio.
  • Silicio monocristalino.
  • Silicio policristalino.

Los distintos materiales tienen distintas eficiencias cuando se utilizan para fabricar paneles solares. Hoy en día, la tecnología de células solares de silicio monocristalino se utiliza para la mayoría de los paneles solares debido a su eficiencia superior. Su eficiencia se debe al proceso de fabricación, ya que está hecha de un único cristal de silicio. Esto facilita el flujo de electrones a través de la célula.

Cálculo de la eficiencia de los paneles solares

Puedes calcular la eficiencia de un panel solar con esta fórmula:

Rendimiento (%) = (Pmax ÷ Superficie) ÷ (1000) x 100%

1000 = irradiancia en condiciones de ensayo estándar (STC)

Superficie = longitud x anchura del panel solar (en m2)

Pmax = potencia máxima del panel solar (en vatios)

Simplifiquemos las cosas.

STC:

La condición de prueba estándar (STC) es el entorno ideal utilizado por los fabricantes de paneles solares para comprobar la potencia media de los paneles solares. En estas condiciones se utiliza una masa de aire de 1,5 y una temperatura de célula de 25 °C. La irradiancia solar se fija en 1000 W/m2. La ecuación de eficiencia utiliza el valor de 1000 W/m2.

Zona:

Puedes calcular fácilmente el área de la unidad de potencia de tu módulo dividiendo su Pmax entre su área.

Capacidad de potencia máxima:

La hoja de especificaciones de tus paneles solares especifica la potencia máxima de tus paneles solares o "Pmax".

Dimensiones físicas:

Puedes encontrar la longitud y la anchura de tus paneles solares en la hoja de especificaciones.

Eficiencia de los paneles solares:

Un ejemplo de cálculo te ayudará a calcular la eficiencia de tu panel solar. Por ejemplo, si tus paneles solares captan 1.100 W/m2 de luz solar, tienen una superficie de 4m2 y generan 500 vatios de potencia, podemos calcular su eficiencia:

Rendimiento (%) = (500 ÷ 4) ÷ (1100) x 100%

Rendimiento = 11,36%

En 2022, la eficiencia de un panel solar se sitúa entre 15-20%. La mayor eficiencia observada en un panel solar es de 22%. Con los avances tecnológicos, estas cifras no harán sino aumentar.

Mayor eficiencia de los paneles solares modernos

La mayor eficiencia de los paneles solares modernos puede atribuirse a dos razones principales:

Materiales mejorados:

El silicio tiene una larga vida útil, es barato y presenta una alta eficiencia. Por estas razones, ha sido la elección preferida como material semiconductor para los paneles solares y se ha utilizado durante décadas por fabricantes de paneles solares. Los investigadores encuentran constantemente nuevas formas de aumentar la eficiencia de los paneles solares.

Algunos métodos son el uso de métodos de crecimiento de nueva generación, la creación de capas cristalinas ultrafinas y el desarrollo de procesos de producción que eliminen el polvo de silicona de las células solares. Un prometedor material llamado perovskita también ha demostrado potencial para ser un componente de alta eficiencia en los futuros paneles solares.

Investigación sobre energía solar:

Los científicos desarrollan constantemente nuevos métodos para lograr una mayor eficiencia en los paneles solares. En las últimas décadas se han producido innumerables avances que no han hecho sino mejorar los sistemas de energía solar en todo el mundo. Este deseo de aumentar la eficiencia impulsa la investigación en los centros de investigación solar de todo el mundo.

Algunos nombres destacados en investigación son el Centro Suizo de Electrónica y Microtecnología y el Laboratorio Nacional de Energías Renovables. Han dedicado sus conocimientos, recursos y tecnologías a estudios experimentales que ayudarán a desarrollar paneles solares de alto rendimiento.

Mejorar la eficiencia

Los fabricantes diseñan los paneles solares de modo que requieran poco mantenimiento o revisión por parte del propietario. Pero si quieres mejorar la eficiencia de los paneles solares y asegurarte de que siga siendo así, puedes limpiarlos a diario y evitar que la sombra caiga sobre ellos. Además, tus paneles pueden tener problemas que reduzcan la generación de electricidad. Si esto ocurre, póngase en contacto con su empresa de energía solar.

Qué nos depara el futuro

El futuro de los paneles solares es brillante, ya que varios centros de investigación han colaborado para aumentar la eficiencia de los paneles solares mediante la experimentación con nuevos materiales. Entre ellos figuran:

  • Puntos cuánticos.
  • Fotovoltaica orgánica.
  • Concentración fotovoltaica. 
  • Tejido solar.
  • Pieles solares.
  • Parques solares flotantes ("floatovoltaics").
  • Células solares de perovskita.
  • Paneles fotovoltaicos integrados en edificios.

Se ha demostrado que las huertas solares flotantes generan más electricidad que las instalaciones en tejados o en el suelo. Esto se debe a los efectos refrigerantes del agua, que mejoran la eficiencia. Por eso se están instalando en todo el mundo. Las pieles solares y la fotovoltaica integrada en edificios también se han utilizado en muchas aplicaciones. La nueva tecnología solar es prometedora y tiene un futuro brillante para aumentar la eficiencia.

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