La energía solar fotovoltaica es una fuente de energía limpia y renovable que está experimentando un crecimiento significativo en todo el mundo. Sin embargo, en regiones con altas temperaturas, como desiertos y áreas tropicales, surgen retos particulares que pueden afectar el rendimiento y la eficiencia de los paneles solares en instalaciones de autoconsumo y generación. Para superar estos desafíos de la energía solar es imprescindible tomar medidas que aseguren el buen rendimiento de las placas fotovoltaicas. Así como también, que garanticen la viabilidad de su instalación en estas condiciones.

Principales desafíos de la energía solar fotovoltaica en regiones con altas temperaturas

En realidad, lo que potencia la generación de electricidad en una placa fotovoltaica no es una alta temperatura sino la luz. Las altas temperaturas pueden tener varios efectos negativos en la instalación fotovoltaica. Veamos algunas de estas:

Pérdida de eficiencia, uno de los desafíos de la energía solar

Ciertamente, a medida que aumenta la temperatura, la eficiencia de conversión de energía disminuye, lo que resulta en una producción de electricidad inferior a la esperada. En el mismo momento, esto puede llevar a una reducción significativa en el rendimiento de la instalación fotovoltaica. Para entenderlo, es pertinente recordar el concepto de hora solar pico con el que los fabricantes de placas solares prueban la capacidad de sus productos.

En síntesis, un módulo fotovoltaico en condiciones ideales es capaz generar la potencia y eficiencia prometida por el fabricante. Estas condiciones son: una incidencia de luz solar de 1.000W en 1m² con el panel a 35º de inclinación y una temperatura ambiente de 25ºC. Solo así, un panel de 636W puede suministrar una eficiencia del 23,23%, como el que ofrece uno de los principales fabricantes de paneles solares.

Entonces, a medida que aumenta la temperatura ambiente, la eficiencia disminuye. En efecto, a 40ºC el rendimiento de la placa de nuestro ejemplo podría bajar al 18,58%. Más aún, un estudio realizado por científicos del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) determinó que la pérdida estimada de eficiencia por cada grado de temperatura superior es de 0,45%. Con lo que el rendimiento de ese mismo panel podría situarse en apenas algo más de 16%. Sin duda, contrarrestar estas pérdidas es uno de los desafíos de la energía solar en la actualidad.

Aceleración de la degradación

En general, la degradación de los paneles solares consiste en un proceso en el que actúa un conjunto de factores que van deteriorando las placas fotovoltaicas y reduciendo su eficiencia con el paso del tiempo. Este desgaste es normal, debido a la exposición de los módulos fotovoltaicos a la intemperie y a condiciones climáticas diversas y extremas.

Entre estos factores, el calor excesivo acelera la degradación de los materiales utilizados en los paneles solares. Los componentes electrónicos pueden sufrir daños y su vida útil puede acortarse debido a los efectos del estrés térmico. La degradación térmica también puede generar microgrietas en los paneles, lo que compromete su rendimiento y durabilidad a largo plazo.

En este sentido, tal pérdida de eficiencia es uno de los desafíos de la energía solar que más preocupan a las marcas de paneles fotovoltaicos. Muchos fabricantes calculan una tasa de degradación anual del 0,5% para sus productos. Esto permite pronosticar que, al finalizar su vida útil, una placa solar generará un 12,5% menos de electricidad respecto al primer año de su instalación. Esta disminución es más drástica en módulos de baja calidad que, en condiciones adversas, pueden alcanzar una tasa anual de degradación de 1%. Con lo que produciría 25% menos energía al cabo de 25 años.

Mayor necesidad de mantenimiento

En regiones con altas temperaturas, es necesario realizar un mantenimiento más frecuente y riguroso en los sistemas solares fotovoltaicos. Razón por la que una práctica frecuente de esta medida figura entre los desafíos de la energía solar. Sobre todo para los productores independientes de energías renovables para distribución.

Las altas temperaturas provocan un aumento de la aridez de los terrenos. En consecuencia, hay una mayor presencia de partículas de polvo en suspensión en la atmósfera. Al depositarse sobre los paneles solares, estas los cubren parcialmente y reducen su eficiencia.

Por igual, el calor excesivo intensifica la evaporación del agua, causando precipitaciones, nieblas y calimas que dejan su huella en los módulos. Aparte de lo anterior, la limpieza regular de los paneles se vuelve esencial para evitar el sobrecalentamiento y mantener su rendimiento óptimo.

Estrés térmico en las infraestructuras, otro de los desafíos de la energía solar

Las altas temperaturas también pueden ejercer estrés en la infraestructura asociada a los sistemas solares fotovoltaicos, como los cables y los inversores. El calor excesivo puede afectar la integridad de los cables, aumentar la resistencia eléctrica y generar pérdidas de energía. Los inversores, encargados de convertir la energía solar en electricidad utilizable, pueden experimentar un rendimiento reducido debido al calor, lo que afecta el funcionamiento global del sistema.

Por todo lo anterior, es indispensable considerar un consumo adicional de energía para asegurar una necesaria y adecuada refrigeración de la infraestructura y componentes. De tal manera, es posible evitar sobrecalentamientos y averías que derivarían en un rendimiento energético neto más bajo.

Medidas que aseguran el rendimiento de las placas fotovoltaicas a temperaturas altas

Frente a estos desafíos de la energía solar, existen medidas para potenciar el buen rendimiento de las placas fotovoltaicas en regiones con altas temperaturas. A continuación, mencionaremos algunas de estas estrategias:

• Diseño y planificación adecuados. La ubicación y orientación de los paneles solares deben tener en cuenta el impacto de la radiación solar y las sombras, optimizando su posición para reducir la exposición directa al sol en las horas más calurosas del día. Cabe destacar que cada región geográfica puede requerir un análisis específico y detallado, considerando factores como la intensidad y duración de las altas temperaturas, la disponibilidad de recursos, los costes asociados y las regulaciones locales.
• Ventilación y refrigeración. Es importante implementar sistemas de ventilación y enfriamiento para mantener la temperatura de los paneles dentro de rangos óptimos. Esto puede lograrse mediante la circulación de aire, el uso de ventiladores o sistemas de refrigeración líquida para disipar el calor de manera efectiva. Es factible instalar en los módulos sistemas de refrigeración activa PV/T a base de nanofluidos, que emplean absorción de flujo dividido con tubos de cobre. El calor absorbido por los nanofluidos se intercambia con agua. Dicho mecanismo de refrigeración es capaz de reducir la temperatura hasta un 11%, mejorando la producción de energía eléctrica en un 4,9%.  Por otro lado, existen sistemas de refrigeración pasiva con aletas laterales o longitudinales de aluminio. Con las primeras, es posible alcanzar una mejora de la producción eléctrica de hasta el 3%.
• Mantenimiento regular. Realizar un mantenimiento adecuado de los paneles fotovoltaicos es esencial. Esto implica la limpieza regular de las superficies para eliminar el polvo y la suciedad, lo que ayuda a evitar el aumento de temperatura y mejora la captación de luz solar.

¿Interesado en instalar un sistema fotovoltaico en una región con altas temperaturas?

A la pregunta de si es factible instalar paneles fotovoltaicos en regiones con altas temperaturas, la respuesta es sí. Tanto para sistemas de autoconsumo en viviendas y empresas como para plantas de generación eléctrica para distribución, estos proyectos son posibles en zonas muy cálidas. Pero es necesario contar con una empresa de servicios energéticos con experiencia que tenga en cuenta los factores mencionados anteriormente. Que sea capaz de realizar un estudio técnico previo tanto del emplazamiento como de las condiciones atmosféricas y de irradiación solar del lugar. Todo ello es necesario para aplicar las medidas adecuadas que aseguren el buen rendimiento de los paneles y del sistema.

En E4e Soluciones nos encargamos de todo eso. Tenemos más de 14 años diseñando y desarrollando proyectos de autoconsumo y generación de energía solar para empresas y comunidades de vecinos. Nuestro servicio es integral e incluye:

• Evaluación técnica en el terreno o emplazamiento con un estudio de autoconsumo fotovoltaico personalizado.
• Diseño de la instalación con herramientas digitales 3D.
• Legalización y demás diligencias ante organismos de administración pública y empresas distribuidoras.
• Suministro y transporte hasta el lugar de paneles solares, inversores y todos los componentes necesarios; todos estos, de los fabricantes más reconocidos del mercado.
• Instalación y puesta a punto.
• Monitorización remota y mantenimientos preventivo y correctivo.

Y lo más importante: ahorro garantizado en la factura de electricidad. ¡En caso de no generarlo te abonamos la diferencia!

No importa en cual zona calurosa de España te encuentres. Allá podrás contar con la experiencia de nuestro personal. Ellos determinarán las estrategias de diseño y ventilación necesarias para maximizar el rendimiento y garantizar una operación eficiente y duradera de la instalación. Porque en E4e Soluciones conocemos y resolvemos todos los desafíos de la energía solar fotovoltaica en regiones con altas temperaturas

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