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Especificaciones del panel solar: términos principales que debe conocer

Una hoja de datos del panel solar generalmente proporciona datos de especificaciones técnicas, como potencia, corriente y voltaje, en diversas circunstancias de prueba. Es el aspecto principal para comparar el rendimiento de los paneles solares. Se utilizan tres estándares de condiciones de prueba para medir estos parámetros clave, cada uno con su enfoque y contexto.

Antes de seguir revisando las especificaciones del producto, sería mejor comprender de antemano algunos de los términos y parámetros utilizados para tomar la decisión que se adapte a nuestros requisitos de potencia.

Instalación de paneles solares

Condiciones de prueba para paneles solares: STC vs. PTC vs. NOCT

La condición de prueba estándar (STC) es un estándar de la industria ampliamente utilizado para probar paneles solares y sus propiedades eléctricas. Está impulsado por el requisito de una comparación justa entre los fabricantes, lo que exige el desarrollo de un estándar ampliamente aplicable. Como nota al margen, el parámetro de temperatura de la celda se utiliza en lugar de la temperatura ambiente en este estándar. Esta prueba se lleva a cabo en condiciones ideales, en las que la luz del sol está en su punto máximo, el panel está perpendicular al sol y la temperatura ambiente es lo suficientemente baja como para que no se produzca un sobrecalentamiento.

Condiciones STC
Temperatura de la celda: 25°C
Irradiación: 1000 W/m²
Masa de aire: 1.5

STC se considera principalmente al calcular el tamaño del equipo y cómo se relaciona con la potencia nominal. Sin embargo, la clasificación STC no representa todo el rendimiento de un panel solar porque ciertos parámetros de rendimiento, como el coeficiente de temperatura y la sensibilidad, no se capturan bien. La calificación STC por sí sola tampoco indica la calidad de construcción y qué tan bien se desempeña en condiciones reales.

Se creó otro conjunto de condiciones de prueba para cumplir con este requisito, conocido como condición de prueba PVUSA (PTC). PVUSA son las siglas de Photovoltaics for Utility-Scale Applications, que se encuentra bajo el desarrollo del Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL). A diferencia de STC, PTC establece la temperatura ambiente de prueba y simula el aumento de la temperatura de la celda a velocidades de viento específicas.

Condiciones de PTC
Temperatura del aire: 20°C
Irradiación: 1000 W/m²
Velocidad del viento: 1 m/s
Masa de aire: 1.5
Probado a 10 m sobre el nivel del suelo

La clasificación de PTC siempre será más baja que la clasificación de STC debido a las condiciones de prueba más realistas, pero puede estimar el rendimiento con mayor precisión, como los eventos de pérdida de energía que pueden ocurrir en tiempo real. Se debe al hecho físico de que si el panel se calienta, el voltaje de salida cae, y también lo hace la potencia. La pérdida de energía afecta significativamente el rendimiento y se convierte en una característica clave a considerar mientras elegir paneles solares.

Cuando las células se exponen a la luz solar, su temperatura puede elevarse por encima de la temperatura ambiente. Dado que la temperatura de la celda afecta el rendimiento en general, es fundamental identificar la temperatura de funcionamiento del panel, que es difícil de cuantificar debido a la variable del entorno. Por lo tanto, se debe establecer un estándar para medir la temperatura de la celda. La temperatura de operación de la celda del panel solar bajo este estándar se define como Temperatura nominal de operación de la celda (NOCT). Generalmente, la NOCT será aproximadamente 20-25 °C más alta que la temperatura ambiente, con una temperatura promedio de alrededor de 45 °C.

Condiciones NOCT
Temperatura del aire: 20°C
Irradiación: 800 W/m²
Velocidad del viento: 1 m/s
Masa de aire: 1.5

Aunque la NOCT no se requiere para fines de diseño, este parámetro puede indicar qué tan bien funciona un panel en diferentes condiciones, especialmente las características térmicas. Al comparar dos paneles con la misma clasificación STC, la clasificación PTC y la NOCT se pueden usar como un indicador de comparación adicional.

¿Cuál es la eficiencia y el coeficiente de temperatura de un panel solar?

La eficiencia del módulo (%) está relacionada con la cantidad de radiación absorbida que se puede convertir en electricidad en STC. Para los paneles solares, la cantidad de electricidad producida depende del valor de la eficiencia y de las condiciones ambientales que afectan la cantidad de radiación recibida. Sin embargo, un panel más eficiente entregaría la misma cantidad de energía y reduciría la dimensión del panel.

EFICIENCIA (%) = POTENCIA ELÉCTRICA SALIDA (W) / POTENCIA SOLAR INCIDENTE (W)

Mientras tanto, el coeficiente de temperatura (%/°C) describe el porcentaje de pérdidas de potencia pico por aumento de 1 °C en la temperatura desde STC. El coeficiente de temperatura y la NOCT se pueden utilizar para estimar la pérdida de potencia en condiciones operativas, con la siguiente ecuación:

PÉRDIDAS DE POTENCIA (%) = COEFICIENTE T X (NOCT – 25ºC)

Según esta relación, un coeficiente de temperatura y una NOCT menores conducirían a una menor pérdida de potencia. Por lo tanto, se podría esperar un mejor rendimiento. Esta ecuación muestra la brecha de rendimiento de las operaciones en el entorno real en comparación con las condiciones ideales.

Tanto la eficiencia como el coeficiente de temperatura dependen del material del módulo, el tipo de celda y el proceso de fabricación. Además, esos valores están muy relacionados con la temperatura de funcionamiento. El coeficiente de temperatura, como se indicó anteriormente, define la cantidad de pérdida de potencia proporcional al aumento de temperatura. La pérdida de potencia implicaría una reducción de la potencia de salida, bajando el porcentaje de eficiencia. Para concluir, el coeficiente de temperatura determina la eficiencia de un panel en términos de cuánta electricidad se pierde bajo su temperatura de funcionamiento.

Los principales términos eléctricos que necesita saber

Las relaciones de salida de un módulo se representan en un gráfico llamado "curva IV". Se refiere al valor de corriente y voltaje correspondiente a la potencia considerando la irradiación de cada condición de operación específica.

IV Curva de Radiación Solar
Grafico: ResearchGate

Punto de máxima potencia (Pmax)

Pmax (W) es la salida de potencia nominal máxima en STC. Debido a que este parámetro se mide en condiciones ideales, se requiere un parámetro comparativo que se mida de manera relevante en condiciones de operación similares a las reales, como PTC. La comparación de Pmax con la potencia nominal de PTC nos brindaría una descripción general más completa del rendimiento.

El gráfico anterior muestra que Pmax se alcanza justo antes de que caiga el voltaje a medida que aumenta la temperatura de la celda. Se deriva del producto de corriente y voltaje en ciertos valores conocidos como Vmpp e Impp.

El valor de Pmax puede ser mayor o menor durante la medición y puede ser diferente para cada panel, ya que las células solares se fabrican en lotes. Se realiza una prueba masiva para medir la potencia de salida, y el panel se clasificará en un grupo de rangos en función de él para la segmentación de ventas. Por eso, Tolerancia de potencia (W o %) se define para dar más detalles sobre la desviación de Pmax. La corriente y el voltaje de operación pueden diferir significativamente para la operación en cada extremo del rango de tolerancia, lo que determina la potencia de salida resultante.

Voltaje máximo del punto de potencia (Vmpp)

Vmpp (V) es el voltaje donde se alcanza la Pmax. Por lo general, se incluye en la especificación del panel solar. Depende principalmente de la temperatura y caerá drásticamente en un umbral de temperatura específico.

Corriente máxima del punto de potencia (Impp)

Impp (A) es la corriente donde se alcanza la Pmax. Por lo general, se incluye en la especificación del panel solar.

Voltaje de circuito abierto (Voc)

Voc (V) es el voltaje en condiciones sin carga. Representa el voltaje máximo y se usa comúnmente para definir la configuración del panel solar para la cantidad de paneles conectados en serie al inversor/controlador de carga. Es importante evitar sobretensiones, que podrían dañar el equipo.

Corriente de cortocircuito (Isc)

Isc (A) es la corriente en condiciones sin carga. Representa la corriente máxima cuando se produce el cortocircuito al conectar los conductores positivo y negativo del cable. Esto es importante como una preocupación de seguridad y para garantizar las necesidades de dispositivos de protección como fusibles o disyuntores.

Otros términos relacionados con el rendimiento de un panel

Carga de viento

Carga de viento (Pa), también conocida como carga estática máxima trasera, se refiere a la cantidad de fuerza del viento que puede soportar un panel. La fuerza del viento es proporcional a la velocidad del viento. En caso de clima extremo, el montaje del panel necesitaría especial atención para garantizar la robustez del sistema.

Carga de nieve

La carga de nieve (Pa), también conocida como carga estática máxima frontal, se refiere a la presión del peso estático de la nieve que puede soportar un panel. Para el área con mucha nieve, se recomienda usar un panel más fuerte para que no se rompa fácilmente.

Palabras finales

STC sigue siendo el estándar más utilizado para las pruebas de fábrica de paneles solares. Si las especificaciones contienen clasificaciones bajo PTC o NOCT, podría ser una consideración adicional para comparar el rendimiento general. También se recomienda realizar pruebas en condiciones PTC y NOCT para completar los datos técnicos sobre las especificaciones del panel solar. Algunas características, como la eficiencia y la pérdida de potencia, pueden describirse mejor utilizando condiciones de prueba similares a las de operación. También debemos considerar los factores ambientales y climáticos. además de parámetros técnicos ya que impactan en el desempeño del panel solar y la resistencia de la estructura requerida para la instalación.

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