En las hojas de datos o fichas técnicas de los paneles fotovoltaicos, hay varios términos y datos de índices que es importante observar, para hacer una comparación objetiva de las diferentes marcas que existen en el mercado o también, para realizar un buen diseño de una instalación de paneles.
Al empezar a leer la ficha de datos de los paneles, puede parecer un poco confusas, por lo que se revisarán los datos más relevantes, para determinar cuál podría ser la mejor opción para un sistema solar.
Los folletos de especificaciones normalmente están compuestas de las siguientes secciones: Condiciones Estándar de Pruebas (STC), Temperatura de la Celda en Operación Normal (NOCT), Valores Eléctricos, Características Mecánicas, y finalmente, Vida Útil, Garantías, Certificaciones, Capacidad Financiera y Seguros
Condiciones Estándar de Pruebas - Standard Test Conditions (STC)
Para efectos de realizar las pruebas bajo los mismos criterios, se establecen una serie de valores estándar. Ya que el voltaje y la corriente cambian con la temperatura y la intensidad de la luz, entre otros factores. Se fijan los siguientes parámetros: Temperatura de las celdas: 25°C (77°F), intensidad de la luz: 1,000 Watts por metro cuadrado (W/m2), que es básicamente la irradiación solar a las 12:00PM y la densidad atmosférica de 1.5AM o el ángulo del sol incidiendo directamente perpendicular al panel solar a 500 pies sobre el nivel medio del mar.
Temperatura de la Celda en Operación Normal – Normal Operating Cell Temperature (NOCT)
Estos parámetros se determinan bajo un ambiente no controlado, contrastando con las pruebas STC, buscando tener un escenario más cercano a la realidad, obteniendo información más certera para cuando el sistema este en operación. De esta manera, en vez de usar 1,000 W/m2 se usan 800 W/m2, lo cual es más cercano a lo que pasa en un día soleado normalmente con un poco de nubes. Se establece una temperatura del ambiente de 20°C (68°F), no la temperatura de la celda, e incluye una velocidad del viento de 1 metro por segundo, enfriando de la parte posterior de los paneles, lo que lo pone en circunstancias similares a la vida real.
Especificaciones Nominales de Salida – Valores Eléctricos
Los valores que aparecen en las hojas de especificaciones son muy útiles para comparar diferentes paneles y/o diseñar sistemas fotovoltaicos correctamente. Para entender su propósito y función, se analizarán: Voltaje de Circuito Abierto (Voc), Corriente de Corto Circuito (Isc), Punto de Máxima Potencia (Pmax), Voltaje de Pmax, Corriente de Pmax, Eficiencia Solar, Coeficientes de Temperatura y Tolerancia de Potencia.
La siguiente gráfica muestra la salida nominal de paneles solares a diferentes intensidades de irradiación solar (W/m2). El vértice donde empieza la curva descendente es el punto donde se produce la máxima potencia (Pmax); el voltaje y la corriente tienen su nivel óptimo.
Voltaje de Circuito Abierto – Open Circuit Voltage (Voc)
El Voltaje de Circuito Abierto, es la cantidad de volts que el panel solar entrega sin carga. Si se coloca un voltímetro en las puntas de los conectores del panel, la lectura será de los Voc. Al no estar conectado a nada, no hay carga, por lo que no produce corriente alguna.
Este número es muy importante, ya que es el voltaje máximo que el panel solar puede producir bajo condiciones estándar (STC) y este valor se utiliza para calcular cuantos paneles fotovoltaicos se pueden conectar en serie al inversor o controlador de carga.
Hay que recordar que los fusibles o pastillas termomagnéticas (ITM), protegen los cables contra sobrecorriente y no sobrevoltaje, por lo que si se genera demasiado voltaje puede dañar los equipos electrónicos.
Corriente de Corto Circuito – Short Circuit Current (Isc)
La Corriente de Corto Circuito se refiere a cuantos amperios (i.e. corriente) el panel solar produce. Cuando no está conectado a alguna carga y unimos las dos puntas de los conectores del panel, podremos leer la Isc. Esta es la corriente máxima que el panel produce bajo condiciones STC.
Cuando observamos cuantos amperes un dispositivo puede soportar, como un inversor o un controlador de carga, el Isc es usado, generalmente multiplicado por 1.25, para no rebasar los umbrales específicos del dispositivo.
Punto de Máxima Potencia – Maximum Power Point Voltage (Pmax o Pmpp)
El Pmax es el punto máximo de potencia que un panel solar puede entregar, este es el lugar donde empieza a decrecer la curva, como se vio en la gráfica anterior. Es la combinación donde los volts y amperes producen el máximo número de Watts. (Volt x Ampere = Watts)
Cuando se utiliza un inversor o controlador de potencia con Controlador de Punto Máximo (Maximum Power Point Tracking MPPT), Pmax es el punto que la electrónica del MPPT trata de mantener el voltaje y corriente para producir su nivel máximo de Watts. Los Watts que un panel solar especifica en su hoja de datos, es el Pmax, donde Pmax = Vmpp x Impp
Voltaje de Punto Máximo de Potencia – Maximum Power Point Voltage (Vmpp)
El Vmpp es el voltaje, cuando la potencia entregada es la máxima. Es el voltaje que se espera ver cuando el panel está conectado a un equipo solar con MPPT bajo condiciones SCT.
Corriente de Punto Máximo de Potencia – Maximum Power Point Current (Impp)
El Impp es la corriente (amperios), cuando la potencia entregada es la máxima. Es el amperaje que se espera ver cuando el panel está conectado a un equipo solar con MPPT bajo condiciones SCT.
Eficiencia Solar
Es la relación de la potencia producida por una celda solar y la radiación incidente. En palabras coloquiales, quiere decir, que la cantidad de la luz solar recibida, es convertida en electricidad. De esta forma, un panel con mayor eficiencia producirá más energía, en el mismo espacio que uno con menor eficiencia. Siempre es muy deseable que los paneles sean muy eficientes, pero al mismo tiempo, vienen acompañados por un alto precio. Los paneles más eficientes están cercanos al 23%.
Lo importante es buscar una relación entre precio y espacio, que es lo que nos puede ayudar a determinar el mejor Precio vs Desempeño, ya que se busca un retorno de la inversión al menor plazo posible. Entonces, si tenemos espacio de sobra, no requerimos colocar los paneles más eficientes, ya que esto traerá como consecuencia un sistema muy costoso; podríamos buscar paneles con un poco de menos eficiencia y ahorrar mucho dinero, haciendo el proyecto más rentable.
Por ejemplo, si requerimos 2kWh de potencia, con paneles de 435W, necesitaríamos 5 paneles (435 x 5 = 2,175 Watts) y si cada panel vale $140.00 Dólares, el costo sería de $700.00. En contraste, si utilizamos paneles de 385W, requerimos 6 paneles (385 x 6 = 2,310 Watts), que tienen un costo de $85.00 Dólares, el importe sería de $510.00. Como se puede ver, hay un ahorro importante del 28% y la diferencia entre la eficiencia de los paneles, es tan solo del 12%. Esto finalmente llevará a que la recuperación de la inversión del proyecto sea en un menor tiempo. Adicionalmente cómo valor agregado, inclusive se obtiene una mayor producción de energía.
Otro factor muy importante para el diseño es; observemos los Valores Eléctricos STC y NOCT del Pmpp de la tabla anterior – en otras palabras, los Watts Máximos (Pmax) que produce el panel –, vemos que hay un diferencial en promedio de 25.4% (i.e. 1-(294/395= 0.7443) = 0.25569 ~ 25.57%), o sea que el panel de 395 Watts, en condiciones normales producirá 294 Watts. Este valor es determinante a la hora de considerar cuántos paneles se necesitan instalar para llegar a los kWh que requerimos.
Coeficientes de Temperatura
Estos índices son muy importantes para finalmente comparar la eficiencia entre los paneles solares. Estos son: Coeficiente de Temperatura para el Voltaje – Voltaje Temperature Coefficient –, Coeficiente de Temperatura para la Corriente – Current Temperature Coefficient –, Coeficiente de Temperatura para la Potencia – Power Temperature Coefficient – y Tolerancia – Tolerance –.
A pesar de que los paneles solares están diseñados para aprovechar la irradiación solar, mucho calor puede reducir su capacidad para generar electricidad. Estos coeficientes sirven para determinar la degradación que sufren las celdas solares, a temperaturas arriba de los 25°C, que es la temperatura utilizada para las condiciones STC.
Esto quiere decir, que los valores de corriente, voltaje y potencia, de los paneles probados bajo condiciones STC, producirán un porcentaje menor de electricidad por cada 1°C adicional a los 25°C. Los paneles con menor coeficiente de temperatura se desempeñarán mejor a largo plazo. Es importante revisar estos valores, especialmente si se instalaran los paneles en zonas con temperaturas elevadas.
Estos dos últimos puntos – Eficiencia y Coeficiente de Temperatura – son críticos para calcular el número de paneles que se requiere para una instalación correcta.
Si la pregunta es ¿Cuántos paneles requiero para 2kW? regresamos al ejemplo anterior de los paneles de 395 Watts STC y que en condiciones normales solo producen 294 Watts NOCT, ahora incluimos la variable temperatura promedio del sitio donde vamos a instalar los paneles, por ejemplo, la temperatura promedio anual de Acapulco, Guerrero es de 30.75°C de acuerdo a la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), habrá que considerar, de acuerdo a la tabla anterior, una degradación por el Coeficiente de Temperatura para la Potencia – Power Temperature Coefficient – de -0.38% por cada 1°C arriba de 25°C, o sea que 30.75°C - 25°C = 5.75°C x -0.38% = 2.185% que habrá que restar a los 294 Watts, quedando en 287.58 Watts. De esta forma, si requiero producir 2 kWh (2,000 / 287.58 = 6.9545), se necesitan 7 paneles en vez de los (2,000 / 395 = 5.06) 6 paneles que originalmente pensábamos.
¿Cuántos kWh realmente produce un Panel?
Cuando queremos calcular la verdadera producción de energía eléctrica de un sistema, además de considerar los valores NOTC, Eficiencia y los Coeficientes de Temperatura, hay otras variables que entran en juego como Pérdidas por Sombras, Suciedad, Cableados, Empalmes, etc. La manera correcta para saber cuántos paneles se necesitan para generar los kWh que se requieren, hay que considerar todas las pérdidas fotovoltaicas que entran en juego en un buen diseño del sistema fotovoltaico. En Inergy somos especialistas en diseñar instalaciones FV al mejor precio del mercado Solicita tu cotización.
Tolerancia de Potencia.
Este valor especifica la variación sobre la potencia marcada en la placa de valores STC y la que en un momento determinado puede presentarse. Esto es, si la Tolerancia de Potencia es de 0 - +5W y el panel esta especificado con un Pmax de 415Watts, el panel en cierto momento podría producir hasta 420W.
Características Mecánicas
Estas nos proporcionan información de las medidas, peso y materiales de algunos de sus componentes. Hay valores trascendentales, como por ejemplo para determinar el espacio requerido, consideraciones para los herrajes de soporte de los paneles y muy importante, el peso; hay que asegurarse que la estructura sobre la que se instalan los paneles, con toda la estructura de sujeción es capaz de resistir la carga total.
Vida Útil, Garantías, Certificaciones, Capacidad Financiera y Seguros
Por último, es importante observar las diferentes propuestas en lo que se refiere a la Vida Útil, Garantías, Certificaciones, Capacidad Financiera y Seguros. Estos aspectos nos ayudan para hacer comparaciones objetivas o diseños más eficaces y eficientes, con mejores retornos de inversión. También informan, el respaldo que brinda el producto y el aseguramiento de un fabricante confiable, con el objetivo de poder seleccionar productos con certidumbre y evitar a largo plazo, verse con un producto ineficiente, sin soporte, refacciones y/o mantenimiento.
Vida Útil
En las especificaciones los paneles, establecen el tiempo para el que fue diseñado el panel solar para permanecer funcionando, estas normalmente van de los 20, hasta algunos que llegan ofrecer 30 años. Lo importante aquí son las Garantías de producción de energía, que se puede esperar a través del tiempo.
Garantías
Hay básicamente 2 tipos de Garantías, las de Producción de Energía Eléctrica y las de Manufactura.
En lo que a generación de energía se refiere, es la cantidad mínima de generación que se espera del producto a lo largo del tiempo. Como podemos apreciar en la imagen de la izquierda, este fabricante ofrece el 98% de potencia nominal durante el primer año y posteriormente una degradación del 0.54% por año. A los 10 años por lo menos una producción del 93.1% y mínimo 85% de potencia nominal hasta los 25 años, (área sombreada en azul). Normalmente todos los fabricantes ofrecen una comparación con el estándar de la industria (el polígono gris obscuro).
Por otro lado, la Garantía de Manufactura del producto, nos establece cuántos años se tiene de cobertura por componentes defectuosos y fallas por mano de obra.
Certificaciones
Las Certificaciones normalmente aparecen en la parte inferior de la hoja de especificaciones y estas pueden variar por los diferentes lugares donde se manufacturan, prueban y venden los paneles.
Todas estas certificaciones tienen un propósito determinado, que al momento de una evaluación nos permite conocer diferentes características del producto para poder tomar una decisión más objetiva e informada.
Dentro de las certificaciones existen diferentes categorías; Administrativas y Ambientales y de Producto (seguridad y cumplimiento de especificaciones).
Administrativas
Estas son aquellas que cumplen con procesos de administración y/o manufactura que garantizan calidad del producto. Como son:
ISO 9001 Sistemas de Gestión de Calidad – Conjunto de estándares que ayudan a las organizaciones a asegurar que los clientes reciban productos de calidad –.
ISO 45001 – Norma para sistemas de gestión de seguridad y salud ocupacional. Equivalente a OHSAS 18001
Ambientales
Estas establecen las propiedades que se tiene para el cuidado del medio ambiente, como puede ser la reducción de la huella de carbono. Dentro de este grupo están;
ISO 14001 – Estándar para Gestión de Sistemas Ambientales – Conjunto de estándares para evitar el daño ambiental –
ISO 50001 – Sistemas de Gestión de la Energía – Sistemas para la implementación, mantenimiento y mejora continua de la gestión de los sistemas de energía, para lograr eficiencia energética y seguridad de energía. El objetivo de este estándar es la reducción del uso de la energía para la disminución de costos y las emisiones de efecto invernadero. Green Leaf Mark y Clean Energy Council entre otras, son certificaciones que se persiguen en la construcción de edificios inteligentes y estas aportan puntos para lograr estas validaciones.
Producto (Seguridad y Cumplimiento de Especificaciones de Paneles FV)
Son todas aquellas que hacen pruebas de estrés para garantizar que las especificaciones internacionales y particulares del fabricante, se cumplen a cabalidad. Algunas de estas son;
IEC 61730 – Estándar de Calificación de Seguridad de los Módulos Fotovoltaicos y que son compatibles con la UL 61730 y 1703.
IEC 61215 – Estándar de requisitos para la calificación del diseño y la aprobación de tipo de módulos fotovoltaicos terrestres adecuados para el funcionamiento a largo plazo en climas generales al aire libre.
IEC 61646 – Set de pruebas que establece los requisitos para la calificación del diseño y la aprobación de módulos fotovoltaicos terrestres de película delgada adecuados para el funcionamiento al aire libre para largo plazo en climas generales.
IEC 61701 – Secuencias de pruebas útiles para determinar la resistencia de diferentes módulos fotovoltaicos a la corrosión por niebla salina que contiene Cl (NaCl, MgCl2, etc.).
IEC 62716 – Ensayos para determinar la resistencia de los módulos fotovoltaicos al amoníaco (NH3)
Así mismo podemos encontrar otras certificaciones como TÜV, UL CSA, C E que básicamente establecen los estándares de seguridad y desempeño que pueden ser requeridos en los diferentes mercados - Continentes, Países o inclusive Estados, como, por ejemplo, en California, Estados Unidos de Norteamérica - en donde se requieren de la California Energy Commission (CEC) la certificación de Go Solar California para los paneles que se comercializan y son exigibles para su instalación y puesta en operación.
En el caso de México, se cuenta con el Sello FIDE, que busca ratificar las pruebas realizadas a los módulos, certificar su cumplimiento y garantizar que son equipos de alta eficiencia energética que ayuda al ahorro de esta.
Capacidad Financiera
En este rubro, se pretende que la empresa de manufactura tenga la estabilidad financiera para que pueda hacer frente a sus compromisos de garantía, ya que estos son por un largo período de tiempo. Para esto existen compañías bien reconocidas en el medio financiero, como el caso de Bloomberg New Energy Finance (BNF), que se ha dado a la tarea de calificar a los fabricantes de módulos fotovoltaicos y clasificándolos bajo la lista TIER 1. Es importante mencionar que esta certificación evalúa: Experiencia, Situación Financiera, Capacidad de Manufactura, Capacidad de Implementación, Durabilidad y Calidad, Desempeño Técnico, Integración Vertical, Seguros y Servicio y por último el Soporte que ofrecen.
Seguros
Así mismo, algunas compañías cuentan con seguros que les permiten respaldar sus productos que ofrecen de largo plazo, como por ejemplo People's Insurance Company (Group) of China Property & Casualty (PICC)
Paneles Solares para Negocios: ¿Es una buena Inversión?
Todos los sectores de negocios se pueden ver beneficiados con la instalación de paneles solares. Unos más que otros. La diferencia va a depender de la tarifa que CFE está usando para facturar el consumo de energía. Actualmente existen múltiples beneficios que permite una recuperación de la inversión de una manera casi inmediata. La mejor manera de saber que tan buena es la inversión, es solicitando una cotización con Inergy y obtén el mejor precio para la instalación de tu Sistema de Paneles Solares.
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