Es muy común todavía asociar el buen funcionamiento de una instalación solar fotovoltaica con temperaturas cálidas. Sin embargo, los paneles solares se alimentan de la radiación solar, no de la temperatura que éste provoca y, afortunadamente, en España tenemos buenos niveles de ella todo el año.
El rendimiento de una instalación de autoconsumo industrial es muy importante en meses fríos como los de invierno, dado que los procesos no frenan y el consumo energético puede incluso ser mayor que en verano.
Aunque los paneles se han ideado para conseguir la máxima energía posible procedente del sol, esto no significa que su exposición a temperaturas altas sea favorable para su funcionamiento. De hecho, el rendimiento de un panel mejora a temperaturas bajas por norma general, y eso no tiene nada que ver con la eficiencia, dos términos que se suelen confundir y que primero debemos diferenciar.
El rendimiento y la eficiencia no son lo mismo
El rendimiento es el valor con el que se mide cómo funciona un sistema, es decir, la diferencia entre la energía solar que recibe y la que es capaz de entregar a la red en forma de electricidad. Por tanto, un sistema tendrá mejor rendimiento conforme menores pérdidas tenga, y en el caso de un panel fotovoltaico, este se basa en la irradiancia solar que recibe y la temperatura a la que se encuentra trabajando, principalmente.
Por otro lado, la eficiencia se utiliza para comparar la potencia entre un módulo y otro que son similares en cuanto a tamaño y características. Con la eficiencia se mide la cantidad de Watios (W) que produce por cada unidad de tamaño (metros cuadrados) cuando se somete a condiciones estándar de temperatura y de irrandiancia (25ºC y 1.000 W/m2). En definitiva, un panel más eficiente que otro lo es porque necesita menos m2 para alcanzar la misma potencia.
Esos 25ºC se consideran la temperatura ideal para los paneles solares, con la que se alcanza el máximo rendimiento. A medida que aumenta el calor percibido en la superficie de estos, su rendimiento puede disminuir en valores cercanos a un 1% por cada 2ºC que sube la temperatura.
Rendimiento en invierno
Entendida la diferencia entre rendimiento y eficiencia, vamos a ver cómo influyen las condiciones meteorológicas típicas de los meses de invierno en el norte de España para evaluar su efecto en el rendimiento de una instalación de autoconsumo industrial.
Temperatura
Las temperaturas frías son la mayor característica del invierno. Para determinar su efecto en el rendimiento del panel, los fabricantes ofrecen fichas técnicas de producto donde uno de los conceptos más importantes a considerar es el Coeficiente de Temperatura de Potencia (CTP).
Este valor refleja la pérdida de potencia relacionada con la variación de temperatura, como se explicaba anteriormente, y que se puede estimar en torno a 0,3% y 0,4% menos por cada grado que sube de la temperatura ideal, en torno a los 25ºC. En la práctica, numerosos proyectos demuestran que, a condiciones de temperatura más bajas, la reducción del coeficiente de potencia es menor. Un CTP más bajo querrá decir que el panel tendrá menos pérdidas y, por tanto, un mejor rendimiento.
Este CTP varía según la tecnología de cada panel y según algunos fabricantes se puede clasificar de manera aproximada de la siguiente manera:
| Tecnología | Monocristalina | Policristalina |
| Heterounión de silicio (HJT) | Entre 0,25% y 0,28% | Entre 0,4% y 0,42% |
| Interdigitated Back Contact (IBT) | Entre 0,28% y 0,32% | |
| General | Entre 0,38% y 0,42% |
En este apartado aprovechamos para recordar la diferencia entre paneles monocristalinos y policristalinos, explicada en detalle en el artículo Tecnologías y tipologías de paneles fotovoltaicos.
Los paneles monocristalinos, más costosos por su pureza en silicio y su proceso constructivo, tienen un rendimiento eléctrico mayor que los policristalinos ya que transforman en energía eléctrica un porcentaje mayor de la radiación solar. Además, son menos sensibles frente a altas temperaturas que los policristalinos ya que tienen un coeficiente de pérdidas por temperatura menor. De ahí que, en la Tabla 1, se pueda ver cómo las pérdidas energéticas son menores en cualquier tipo de monocristalino.
Nubes
Si algo caracteriza el invierno son los días nublados donde la irradiancia solar es menor pero no inexistente. Y esto es sumamente importante, porque los paneles solares están diseñados para aprovechar la luz tanto visible como la difusa, la que procede de una gama de diferentes longitudes de onda que pueden traspasar las capas de nubes sin problemas.
No obstante, esto no quiere decir que los paneles funcionen igual. De hecho, la cantidad de energía que son capaces de producir será menor, es decir, su rendimiento se verá afectado. Cuando queremos determinar el impacto de la nubosidad en el rendimiento de los paneles solares debemos considerar dos aspectos; la tecnología de los módulos y el tipo de nubosidad (opaca, nubes bajas, etc.).
Para maximizar la producción en estas condiciones expuestas, las células de gran tamaño y los paneles bifaciales, capaces de producir electricidad por ambas caras, serán dos de las tecnologías que más ayuden a mejorar el rendimiento de la instalación.
Aunque evidentemente el menor número de horas de luz influye en el rendimiento del sistema en invierno, las altas temperaturas en verano pueden ser un inconveniente también para los paneles solares. En estas circunstancias, las nubes pueden ayudar a reducir la temperatura de los módulos y, por ende, mejorar su rendimiento. Además, la luz reflejada en ellas y la que rebota de la superficie se convierte en radiación difusa aprovechada por los paneles.
En este apartado, es importante distinguir los tres tipos de radiaciones solares que encontramos;
- Directa, la que proviene directamente del sol, sin interferencias.
- Difusa, la que proviene de la atmósfera y hace referencia al reflejo que produce sobre las nubes.
- Reflejada, la que se produce por rebote de la superficie.
Dentro del efecto ocasionado por las nubes, aunque también por otros fenómenos, encontramos las sombras. El efecto de las sombras es negativo en un panel ya que limita la capacidad de conversión de algunas de sus celdas fotovoltaicas.
Viento
El viento es un poderoso enemigo de las instalaciones en condiciones extremas. Su efecto no se cuantifica en el rendimiento, sino en los desperfectos que puede ocasionar, pues si los paneles no están bien sujetos pueden deteriorarse algunos componentes. También los elementos que el viento pose sobre el panel, como ramas u hojas de árboles, afectarán a la capacidad de producción e incluso pueden deteriorarlos.
Nieve y lluvia
Invierno también es tiempo de nieve y lluvia. De la primera, el mayor efecto en el rendimiento de los paneles, evidentemente, es si se encuentra sobre el mismo. En caso de que estos estén limpios, la nieve puede incluso mejorar su rendimiento al reflejar la luz, haciendo que los paneles la puedan aprovechar, especialmente los de tecnología bifacial. Aquí entra en juego el concepto de albedo, un porcentaje sobre la claridad del suelo que permite a los paneles bifaciales aprovechar esa luz reflejada en la superficie, y que es más alto cuando el terreno es más claro, por ejemplo, terrenos áridos o cubiertos de nieve.
Por otro lado, el efecto de la lluvia es diferente. Estas pueden, o bien limpiar el panel de restos que se hayan depositado sobre él, o ensuciarlo cuando el agua cae con tierra (barro). Un ejemplo de esto ha sido la “Calima” sufrida en toda España durante el invierno de este año 2022, que ha demandado una limpieza en profundidad de las instalaciones de autoconsumo afectadas por ese efecto.
Mantenimiento
Por tanto, los paneles solares pueden disminuir su rendimiento cuando están sucios en hasta un 15%, aproximadamente, y eso conlleva que las tareas de mantenimiento sean fundamentales.
En primer lugar, mantener las placas solares limpias y en buen estado permitirá que el panel mantenga sus estándares de calidad a pesar de condiciones climáticas adversas, se podrá mantener y/o alargar la vida útil de la instalación y lo que es más importante, se maximizará el rendimiento en la época de invierno.
En segundo lugar, si los fenómenos extremos como ventiscas o granizos deterioran alguna pieza, habrá que reemplazarla.
Resumen y opciones para mejorar el rendimiento
Aunque el invierno suponga una menor cantidad de horas de luz y la posición del sol sea diferente, el rendimiento de una instalación de autoconsumo no se verá afectado de manera muy negativa.
Si bien las condiciones climáticas de nubosidad, lluvia e incluso nieve influyen en el rendimiento de los paneles, no todas ellas tienen por qué ser preocupantes como hemos visto. Por ejemplo, un día nuboso con nieve depositada en el terreno puede tener unos niveles de irradiancia positivos para que un panel convierta esa luz reflejada en electricidad.
Si lo que queremos es optimizar el sistema, existen varias recomendaciones u opciones para ello. Una es el uso de sistemas de almacenamiento (baterías), que permitan aprovechar los excedentes generados cuando no se consume electricidad. Esto suele darse más en verano, cuando un menor consumo en horas pico permite contar con electricidad para horas en las que no haya tanta luz.
Igualmente, también existe la posibilidad de disponer de un generador de apoyo para instalaciones de autoconsumo aisladas de la red eléctrica.
En definitiva, el invierno no es un enemigo en absoluto del autoconsumo, sobre todo en España, donde incluso en la época de días más cortos los niveles de irradiancia solar son suficientemente altos como para que un sistema tenga un alto rendimiento. Y aunque será siempre en verano y en primavera, con más horas de luz, cuando mejor rinda un sistema, algunas condiciones meteorológicas del invierno puede suponer un beneficio para el autoconsumo.
La fotovoltaica ha alcanzado un nivel de madurez tecnológica que le permite ser eficiente en cualquier época del año, en cualquier lugar de España y bajo cualquier condición meteorológica.
Por Andrés Muñoz