Todo sobre paneles solares fotovoltaicos en 2021

Los conceptos iniciales

La energía solar fotovoltaica se obtiene a través de paneles solares fotovoltaicos. Las placas solares fotovoltaicas se basa en las propiedades de ciertos materiales para la conversión de la energía proveniente del sol en forma de radiación en electricidad.

Un sistema de energía solar aprovecha la radiación del sol para generar energía. Puede ser mediante captadores térmicos o con células fotovoltaicas. La diferencia se encuentra  en función de si el sol se dedica a calentar agua o bien en convertir la radiación en energía eléctrica mediante células solares.

Esto sucede porque parte del material absorbe parte de la radiación solar. En concreto, los materiales negros mate absorben una mayor cantidad de radiación solar.

La radiación solar que alcanza la atmósfera terrestre contiene un conjunto de radiaciones con longitudes de onda que van de 0,15 ?m a 4 ?m. Aquí se encuentra el potencial de abastecimiento que implica la energía solar a través de los módulos solares.

✅ ¿Para qué sirven los paneles solares fotovoltaicos?

Las placas solares fotovoltaicas son dispositivos generadores de electricidad. Están compuestas por células fotovoltaicas, agrupadas generalmente en una matriz solar. Pueden formar grupos de 36 células (formando una matriz solar de 6 filas y 6 columnas), 60 células (formando una matriz solar de 10 filas y 6 columnas) y 72 células (formando una matriz solar de 12 filas y 6 columnas), o el doble, en caso de ser medias células.

El uso del panel solar fotovoltaico

La energía solar fotovoltaica se puede utilizar para calentar agua, la calefacción, climatización de piscinas, producción de calor para procesos industriales y sistemas de refrigeración, entre otros.

La variada oferta de placas solares para una vivienda ha reducido los costes de fabricación. Las placas solares baratas permiten que los kits solares estén al alcance de todas aquellas viviendas que apuesten por energías limpias y deseen ahorro en la factura de su compañía eléctrica. También son la solución para lugares donde no exista conexión a la red electrica nacional.

Las placas solares fotovoltaicas de vivienda pueden ser instaladas de forma agrupada junto con los componentes que se ofrecen en cualquiera de los kits solares, kits solares de conexión aislada o kits solares de conexión a red

La producción de energía eléctrica fotovoltaica mediante módulos solares es posible gracias a los materiales y sinergias entre ellos a través de la tecnología de láminas que permiten la durabilidad en el tiempo de las propiedades y la fiabilidad de que los procesos.

El conglomerado de módulos solares correctamente confeccionado y conectado es lo que da lugar a un panel solar. Proceso que con el tiempo se ha ido mejorando.

Actualmente el mercado ofrece placas solares baratas con una vida útil más larga y una fiabilidad excelente. Los paneles de placas solares constituyen como media un valor superior al 60% del coste de la instalación fotovoltaica completa. Son responsables directos de más del 90% de la producción energética de cada instalación fotovoltaica.

Las células solares en los módulos fotovoltaicos

Un panel solar contienen módulos fotovoltaicos. Estos proporcionan la propiedad de obtener energía solar y transmitirla por el sistema. Cada módulo consta de varias células solares conectadas eléctricamente entre sí. Si todas las células son iguales y trabajan en las mismas condiciones, los parámetros eléctricos funcionan mejor. En otras palabras, el módulo fotovoltaico tendrá un relación directa con los parámetros eléctricos de sus células y el tipo de conexionado.

Los fabricantes de paneles solares fotovoltaicos clasifican los módulos fotovoltaicos por su potencia máxima o de pico. Además, las diferencias propias de los procesos de fabricación de paneles solares fotovoltaicas generan diferentes tolerancia a los parámetros característicos.

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✅ Los tipos de paneles solares fotovoltaicos

Según la composición del panel

Atendiendo al número total de células fotovoltaicas tenemos:

  • 36 células solares: tienen una potencia de 150W aproximadamente y sirven para acumuladores de 12V. Se usan para un tipo de construcción fotovoltaica aislada.
  • 60 y 120 medias células: tienen una potencia de entre 320W y 340W para autoconsumo. También se les suele denominar de 24V. Tienen la desventaja que utilizan soldaduras metálicas y bus bars. Tienen la ventaja de su mejor comportamiento en sombras que los paneles convencionales.
  • 72 y 144 medias células: tienen una potencia de entre 385W y 415W, para autoconsumo, para alimentar una bomba hidráulica en bombeos y también permiten cargar acumuladores de 24V. Estos, junto con los de 60-120 células, son los mejores paneles solares para uso en autoconsumo. Tienen la desventaja que utilizan soldaduras metálicas y bus bars. Tienen la ventaja de su mejor comportamiento en sombras que los paneles convencionales.
  • Células “Overlapped” o Shingle: Con potencias desde los 330W hasta los 480W. Tienen las mismas ventajas que los paneles de media célula pero mejoran en rendimiento a las de media célula, puesto que no tienen soldaduras metálicas ni bus-bars y el precio del módulo es prácticamente idéntico.

Según las células fotovoltaicas

Las placas solares también son conocidas como paneles solares, módulos solares o paneles fotovoltaicos. Estos están compuestos por células solares capaces de producir electricidad a partir de la radiación solar que inciden sobre ellas.

La tipología del material de fabricación de un módulo solar afecta sobre las propiedades del panel solar, y por tanto sobre su precio. Las placas solares se pueden clasificar en función del tipo de célula fotovoltaica en:

Panel solar monocristalinos

Está formado por células de un único cristal de silicio. Se reconocen por la forma de la célula, circular u octogonal a partir de células circulares recortadas.

Panel solar policristalinos

Son característicos por estar compuesto de células con múltiples partículas de silicio cristalizadas. Normalmente las células tienen forma rectangular y son de un tono más azulado con coloración más irregular.

La composición de los paneles solares

La célula típica tiene una superficie aproximada de 100 cm2, produce 1,5W de potencia con una tensión de 0,5V y 3A de intensidad.

Para poder aprovechar la energía generada se enlazan células en serie y paralelo hasta alcanzar unos valores adecuados de tensión e intensidad. Es por ello que en los paneles de 12V encontraremos que tienen 36 células, en los paneles de 24V veremos que hay 72 células y además están los paneles que llamados paneles de conexión a red que tienen 60 células y precisan de reguladores especiales para que saquen el rendimiento adecuado.

Paneles solares para bombeos

Como dato curioso, también hay otro tipo de panel solar que tienen un número no estándar de células. Son paneles solares para usos muy específicos como bombeos solares. Estos son capaces de ofrecer un elevado voltaje a cambio de una intensidad más baja.

El funcionamiento del módulo solar irá completamente ligado a la radiación solar que esté recibiendo el grupo de paneles solares. Estas instalaciones placas solares son muy rentables. Es usual encontrarlos en piscinas, ya que permiten mantener a bajo coste de energía la depuradora.

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✅ Consideraciones para instalar paneles solares fotovoltaicos

Antes de llevar a cabo el proyecto fotovoltaico te recomendamos que tengas algunos puntos en cuenta con el fin de que la instalación cumpla con el rendimiento esperado.

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Realizar un curso online es una forma sencilla de adquirir los conocimientos básicos para entender el funcionamiento de la energía solar. Existen muy buenos cursos en el mercado y puede ser el factor de éxito de tu instalación.

La orientación de los paneles solares fotovoltaicos

El aspecto principal a tener en cuenta a la hora de instalar los paneles solares es la orientación del módulo fotovoltaica debe ser al Sur y con una inclinación en función de la latitud y el uso que vaya a tener la instalación.

Por otro lado esta colocación se puede hacer en diferentes superficies. Todas serán igual de buenas siempre y cuando cumplamos con la inclinación y orientación adecuada. Si la orientación no es la idónea o no tenemos buena inclinación tendremos pérdidas de rendimiento.

Otro punto a tener muy en cuenta es la presencia de sombras en el panel solar. Si existen sombras aunque únicamente se presenten en un panel o en un área reducida la producción se reduce en gran medida.

Si la instalación se compone de paneles en serie al afectar a un panel afectamos a toda la serie. Por ese motivo, es muy importante tener plena ausencia de sombras en la superficie de exposición solar.

Por este motivo es recomendable estudiar con detalle el lugar donde van a ir colocados los paneles. Se debe comprobar que no van a recibir sombras de árboles, chimeneas, edificios, etc. Una vez realizada la instalación será más difícil y caro solucionarlo.

El precio de los paneles solares

Para comprar placas solares es necesario tener en cuenta la ubicación de la instalación de energía fotovoltaica y los consumos esperados. Digamos que estos son dos puntos fundamentales para seleccionar los paneles solares más adecuados.

También se recomienda no dejarse engañar por ofertas de paneles solares y ponerse en manos de expertos para comprar placas solares con garantía. Por último buscar que el precio de los paneles solares sea acorde a su calidad.

El soporte del panel solar

Existen muchos de tipos de estructuras para la sujeción de paneles dependiendo del lugar de colocación: azoteas, cubiertas planas, tejados de chapa metálica, tejados de teja, tejados de pizarra, panel sandwich inclinado, estructuras elevadas, embarcaciones,….¡

Todas las ubicaciones tienen una estructura adecuada para su correcta sujeción. Los paneles solares tienen unas dimensiones y peso definidas. Por ese motivo, el fabricante debe garantizar las condiciones de esfuerzo máximo que resisten. Estas condiciones deben ser superiores al peor escenario posible.

La sujeción de las estructuras a una superficie estable y segura es otro punto a tener en cuenta. Recordemos que la instalación de los paneles solares se realiza en el exterior. Por tanto, está expuesta a fuertes vientos, tormentas y a las condiciones atmosféricas más exigentes.

La posición del panel fotovoltaico

Los paneles generalmente se colocan en una posición fija y no se suelen modificar. El mantenimiento del panel es muy bajo si se coloca bien.

No obstante tanto el polvo, el barro, las hojas, etc… reducen la productividad del sistema y por lo tanto es necesario mantenerlas limpias. Por este motivo recomendamos una revisión periódica del sistema con mayor asiduidad si nos encontramos en zonas rurales o marítimas.

La garantía del fabricante de los componentes

Los componentes de las instalaciones solares se caracterizan en su mayoría por su larga vida útil. Los paneles solares alcanzan una vida útil de más de 40 años con garantías desde fábrica de 25 años.

Para la correcta instalación de paneles solares basta con entender y seguir las indicaciones del fabricante.

✅ La conexión de la placa solar con la batería de almacenamiento

Una vez se haya seleccionado el modelo de paneles solares, hay que decidir sobre la conexión más conveniente. Las conexiones más empleadas son: conexión de paneles solares en paralelo o en serie. Esta debe ser compatible con el resto de elementos de la instalación fotovoltaica.

Conexión del panel solar en paralelo

La gran ventaja es que aumenta la intensidad y mantiene la tensión. Es decir, si colocamos tres paneles en paralelo la intensidad de cada panel se multiplicará por tres y la tensión será la misma.

Conexión del panel solar en serie

La propiedad será que se suma la tensión y la intensidad se mantiene. En otras palabras, si instalamos tres paneles solares en serie la tensión de cada panel se multiplicará por tres y la intensidad se mantendrá igual.

Conexión del panel solar en serie – paralelo

Esta configuración aumenta tanto la tensión como la intensidad dependiendo de la configuración.

Recomendaciones para la conexión de modulos fotovoltaicos

👉 Es aconsejable conectar siempre la batería al regulador o al inversor y después a los paneles.

👉 Se debe usar reguladores solares que soporten la intensidad proveniente de los paneles de nuestra instalación.

👉 No es conveniente conectar en serie paneles solares de distintas potencias, células o modelos.

👉 El valor de intensidad a potencia máxima (IMP), sirve para conocer la corriente de carga no la intensidad en cortocircuito (ISC).

👉 La tensión a potencia máxima (Vmp) es útil para conocer la tensión de funcionamiento del panel.

👉 El valor de voltaje en circuito abierto (Voc) se utiliza para saber el máximo voltaje que puede obtener la instalación debido a la temperatura. No sirve para determinar la tensión de funcionamiento del panel

La compatibilidad entre las baterías y los paneles solares

Es habitual adquirir una batería y una placa solar sin compatibilidad. Para evitar este error frecuente basta seguir estos pasos:

– si el voltaje de la batería y el panel solar es el mismo no hay problema. Una batería de 12V deberá ir con un panel solar de 12V , y una batería de 24V deberá conectarse con un panel solar de 24V.

–  si se desea conectar una batería 12V con un panel solar de 24V se deberá instalar entre ambos dispositivos un regulador de carga MPPT. Nunca se podrá conectar una batería de 24V con un panel solar de 12V.

✅ Los parámetros fundamentales e paneles solares

El parámetro principal para comprar un panel solar es la potencia pico. Esta potencia clasifica la potencia de los paneles solares. Se trata de la potencia máxima que es capaz de generar el módulo fotovoltaico bajo las condiciones estandarizadas de 1000 W/m² y 25ºC de temperatura de célula.

Además de la potencia pico los parámetros más importantes son: la tensión de circuito abierto (Voc), la corriente de cortocircuito (Isc), y la temperatura de operación nominal de la célula .

Otro parámetro, que inciden en la calidad de los paneles, es la eficiencia de los módulos fotovoltaicos. Este valor nos muestra el porcentaje de energía solar recibida sobre las placas solares que son capaces de convertir en energía eléctrica. Por ese motivo este valor incide notablemente en el precio del panela solar fotovoltaico.

Las condiciones de funcionamiento de una placa solar, o en concreto de los módulos solares, varían en función de los valores de irradiancia o temperatura. En instalaciones terrestres, la irradiancia alcanza valores de entre 0 y 1000W/m2 normalmente. La producción energética es mayor cuanto mayor es la irradiación. La temperatura en cambio genera efectos contrarios, a mayor temperatura menor producción energética de los paneles. Los valores de fábrica calculados para condiciones de 25 ºC de célula que se dan a unos 5 ºC de temperatura ambiente.

En muchas ocasiones las placas solares baratas no cuentan con garantía de funcionamiento ni garantía de fabricante. Esto indica la falta de compromiso por el usuario. En estos casos, lo más probable es que se traten de placas que a corto o medio plazo van a dar problemas. Por lo tanto, sólo cabe esperar una corta vida útil.

¿Donde se emplean los paneles solares fotovoltaicos?

Los paneles solares cada vez son utilizados en más sectores. Todos tienen un punto en común: buscan el autoconsumo energético y buscan autonomía energética. Esta última durante periodos de tiempo bastante largos y con una regularidad constante.

Los paneles solares fotovoltaicos sirven para hacer funcionar cualquier máquina que funcione con electricidad. Desde los electrodomésticos de una vivienda hasta la iluminación de una casa, caseta de campo, nave. Existen placas solares adecuadas para la iluminación, el bombeo de agua, riegos agrícolas, maquinaria de ganaderia, barcos y caravanas.

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