Teórico vs Real

Lo prometido es deuda.

Existe una gran diferencia entre la potencia que teóricamente nos proporciona una instalación fotovoltaica y la real.

Primero interesa conocer la curva de potencia (Si no sabes lo que es, te recomiendo leer ese artículo primero). Si trabajamos fuera del punto óptimo, estaremos desaprovechando energía.

El fabricante nos proporciona una potencia nominal del panel fotovoltaico. Esta potencia nominal está calculada para condiciones normales de funcionamiento:

• 1000 W/m² de radiación solar: Equivalente a un día de verano muy soleado.
• 25 ºC.

En primer lugar una célula solo capta parte del espectro electromagnético. Sólo puede coger una pequeña parte de la luz que incide. Es normal que un fabricante te diga que su panel de 1 m² es de 200 W (y no los 1000 que le inciden). El fabricante solo te da la potencia pico.

Ahora bien, un panel te genera una potencia con una radiacón de 1000 W/m² y una temperatura de 25ºC. Pero ¿de verdad creéis que en un día de verano con 1000 W/m² la célula estará a 25ºC? Lo más probable es que se ponga a unos 50 ó 60 grados. Y cuanto más se caliente la célula, menos eficiente será.

Ya hemos bajado bastante la potencia que nos dio el fabricante. Pero esto no es todo.

Cuando tenemos dentro de un panel muchas células en serie y/o en paralelo, es probable que una de ellas funcione incorrectamente (se ha roto, hay alguna sombra sobre ella – suciedad, aves, etc-) y altere el circuito. Si una genera una tensión menor que las demás tenemos un circuito desequilibrado y las intensidades podrían cambiar de sentido. Para evitarlo se instalarán algunos diodos que eviten que la corriente circule en sentido opuesto. Lo malo es que estos diodos consumen una pequeña parte de la energía del panel. Pero es mejor bajar el rendimiento de las células a que se quemen.Os pongo un ejemplo para que lo entendáis.

Suponed que tenemos estas células montadas así: 9 células de 5 V montadas en serie y en paralelo.



De pronto una de ellas funciona incorrectamente. Tan solo genera 2 V. Puede deberse a una sombra, suciedad, etc.



Este circuito, a efectos de cálculo, lo podemos simplificar así:



Si hiciéramos cálculos y demás veríamos que aparece una intensidad en la rama de la izquierda que va en sentido opuesto.
Todas las células de la rama izquierda están consumiendo energía. Se calientan. Bajan su eficiencia. Generan menos tensión. Aumenta el desequilibrio. Se calientan más. Así hasta que se queman.
Pondremos un diodo en cada rama para evitar que la intensidad circule en sentido opuesto.

Con esto ya ha bajado algo más el rendimiento. Pero aún quedan varias cosas.

La caída de tensión que se puede producir en los cable es importante. Al trabajar con tensiones tan bajas (12 y 24 V normalmente) las intensidades son elevadas.
Las pérdidas en un cable se pueden resumir con P = I² * R, donde R es la resistencia del cable e I la intensidad. La manera de reducir esta resistencia es fácil: usar cables suficientemente gruesos.

Una vez llegados aquí pueden pasar dos cosas:

• Que inyectemos la corriente a la red eléctrica.
• Que destinemos la corriente a cargar una batería

* Inyectando a la red eléctrica.

Primero hemos de convertir la corriente continua en corriente alterna. Esto necesita de un inversor. Aquí habrán más pérdidas.

Una vez en alterna hemos de subir la tensión para igualarla a la de las redes de distribución. Recurriremos a un transformador que consumirá en torno a un 1% de la energía.

* Enviando a acumuladores (baterías).

Sin entrar en el dimensionamiento de las baterías, estas no devuelven toda la energía que se les cede. Parte se pierde en calor.

Las baterías funcionan con corriente continua. En principio no es necesario un inversor.
Pero si queremos alimentar con la batería un equipo de corriente alterna (por ejemplo un pequeña radio ó televisor) sí que necesitaremos un inversor. Puede que necesitemos, incluso, un transformador (los electrodomésticos comunes operan a 230 V, y las baterías a 12-24V).


En resumen, estas serían las pérdidas para ambos casos:

Con inyección a red:
• Por no absorber todo el espectro electromagnético
• Por calentamiento de la placa
• Por los diodos
• Por la resistencia de los cables
• Por el inversor
• Por el transformador.

Con acumuladores para alimentación de sistemas aislados:
• Por no absorber todo el espectro electromagnético
• Por calentamiento de la placa
• Por los diodos
• Por la resistencia de los cables
• Por las baterías
• Por el inversor (opcional)
• Por el transformador (opcional)