¿Los paneles fotovoltaicos funcionan en el frío?
Sí, y muy bien por cierto. Contrario a lo que piensa la mayoría de la gente, los paneles, en igualdad de condiciones, generan más energía a temperaturas más bajas. Esto se debe a que en realidad las celdas son dispositivos electrónicos y generan electricidad a partir de la luz, no del calor.
Al igual que la mayoría de los dispositivos electrónicos, los paneles funcionan más eficientemente a una temperatura más fría.
En climas templados, los sistemas fotovoltaicos generarán menos energía en el invierno que en el verano, pero esto se debe a que los días son más cortos, a ángulos menores del Sol y a una mayor cubierta de nubes, no a las temperaturas más frías.
¿Funcionan en tiempo nublado y en locales cerrados bien iluminados?
Los sistemas fotovoltaicos generan electricidad en tiempo nublado, aunque su producción disminuye. En general, la producción varía linealmente en forma descendente hasta alrededor del 10% de la intensidad normal completa del Sol. En vista de que las celdas fotovoltaicas responden a una ventana de luz de 180°, no necesitan Sol directo e incluso pueden generar del 50% al 70% de su régimen nominal en un día nublado, pero brillante. Un día nublado oscuro equivaldría a tan sólo entre el 5% y el 10% de la intensidad completa del Sol, por lo que el rendimiento disminuirá proporcionalmente.
Los niveles de luz en locales cerrados, incluso en una oficina bien iluminada, son sorprendentemente más bajos que los del exterior, generalmente por un factor de varios cientos o más. Las celdas fotovoltaicas diseñadas para uso exterior generalmente no producirán potencia útil a estos niveles de luz, pues están optimizadas para intensidades mucho más altas.
Por otro lado, las celdas diseñadas para niveles de luz más bajos, como las usadas en calculadoras, están optimizadas para esas condiciones y no funcionan tan bien a la luz solar intensa.
Aparte de los paneles, ¿qué más necesito en mi sistema fotovoltaico?
Aunque un sistema fotovoltaico puede ser tan sencillo como un panel y una carga (tal como un ventilador accionado directamente), la mayoría de los sistemas son diseñados para suministrar energía cada vez que se necesite y, por consiguiente, deben incluir baterías para almacenar la energía generada. Los sistemas con baterías también requieren dispositivos electrónicos para regular su carga o limitar su descarga.
Dado que los paneles y las baterías son inherentemente dispositivos de corriente continua, los sistemas de mayor tamaño suelen incluir inversores de corriente continua a corriente alterna (CC/CA) para suministrar corriente tensiones y frecuencias normales. Esto permite utilizar aparatos electrodomésticos ordinarios en el sistema. De lo contrario, deben usarse aparatos especiales de corriente continua (generalmente de la industria vehicular o marítima).
Desde el punto de vista eléctrico, se requieren dispositivos protectores, tales como diodos, fusibles, interruptores de circuito, conmutadores de seguridad y puestas a tierra para cumplir con las disposiciones en cuanto a seguridad del código de normas eléctricas. En general, los sistemas fotovoltaicos también requieren soportes para el montaje de los paneles y por supuesto el cableado desde los paneles hacia el lugar donde están las baterías (lugar cerrado pero ventilado).
¿Por qué son ineficientes las celdas solares?
Esto es cuestión de comparación. Las celdas solares modernas de una sola unión producidas en serie tienen una eficiencia de alrededor del 15%, que equivale a poco más de la mitad de la eficiencia máxima teórica de estos dispositivos. Supuestamente, las celdas de uniones múltiples podrían alcanzar eficiencias de hasta el 50%, y en el laboratorio han excedido del 30%. La dificultad consiste en aumentar la eficiencia a la par que se reducir el costo.
Al no tener costo el "combustible" de las celdas, la eficiencia deja de ser el factor principal que limita los sistemas actuales. Generalmente, el área disponible es más que suficiente para generar la energía requerida (salvo en las embarcaciones). El costo suele ser el factor limitativo.
Al comparar los sistemas fotovoltaicos con otros métodos de generación de energía, es importante partir del mismo punto. Como todos los combustibles fósiles originalmente recibieron su energía del Sol, si se midiera su capacidad de generación de energía eléctrica en relación con la fuente original de energía solar, la eficiencia sería una fracción del uno por ciento. En esta comparación, las celdas fotovoltaicas ganan con margen de sobra.
¿Mejorará el seguimiento el desempeño de mi sistema?
¿Qué pasa si uso reflectores (o espejos) para concentrar más luz sobre los paneles?
La eficacia del seguimiento depende mucho del clima y de la aplicación. Las regiones con mucha neblina o nubosidad no se beneficiarán mucho de los sistemas de seguimiento porque la luz está dispersa. Además, las aplicaciones en que la carga es la misma todos los meses, también se beneficiarán poco debido a que el seguimiento no mejora mucho el rendimiento del sistema en las condiciones más desfavorables (generalmente en invierno).
En condiciones ideales, los seguidores mejoran el rendimiento del sistema hasta en un 40%, pero lo hacen más complejo y costoso y no suelen ser tan robustos como un sistema fijo. Su utilización suele limitarse a aplicaciones en que el mayor rendimiento coincide con la mayor demanda (como en el caso del agua para el ganado), en áreas más secas.
Los reflectores pueden aumentar algo el rendimiento de los sistemas fotovoltaicos, aunque su efecto no es lineal debido a que la mayor intensidad de luz hace que el panel funcione a temperaturas más altas, lo que reduce su eficiencia. Pero más importante aún, las elevadas temperaturas del panel y los altos niveles de intensidad de luz pueden hacer que éste falle prematuramente, por lo que no se recomienda usar reflectores artificiales (como espejos), pues ello anularía la garantía del panel.
¿Es el sistema fotovoltaico económico para uso residencial?
Esto en realidad depende de la posible aplicación y de la ubicación. En general, si usted tiene una fuente de electricidad de bajo costo, como la red pública de electricidad de Argentina, el sistema fotovoltaico no puede competir directamente. Desde el punto de vista económico, no tiene sentido que una vivienda que tiene energía de red instale un sistema fotovoltaico para suministrar toda la electricidad de su hogar y desconectarse de la red pública (aunque esto es técnicamente factible y lo han hecho algunas personas conscientes del medio ambiente).
Por otra parte, si no hay electricidad en el lugar donde se necesita, el sistema fotovoltaico puede ser eficaz en función del costo, incluso si existe energía eléctrica cerca.
Cuando hay electricidad en la casa, entre las aplicaciones residenciales típicas figuran el alumbrado decorativo y de seguridad, para los cuales habría que tender líneas eléctricas, y en cuyo caso el sistema fotovoltaico ofrece una alternativa menos costosa, más fácil y más segura.
En los casos en que no hay electricidad de la red pública en la casa (cabañas en lugares remotos, etc.) pueden usarse paneles fotovoltaicos para la mayoría de las necesidades eléctricas más comunes (excepto calefacción, que resulta mejor con un sistema de gas, leña o solar térmico), pues son muy competitivos con otras fuentes de electricidad.
¿Cuánto durará mi sistema fotovoltaico? ¿Pierden potencia los paneles con el tiempo?
En general, los paneles fotovoltaicos son el componente de más larga duración de un sistema. Los paneles de superior calidad, están diseñados para durar hasta 50 años y tienen una garantía de rendimiento de más de veinte años. Han sido diseñados para resistir todas las inclemencias atmosféricas, incluido el frío ártico, el calor del desierto, la humedad tropical, vientos superiores a 200 km/h y granizo de 2,5 cm de diámetro a velocidad terminal.
En el mejor de los casos, las baterías durarán unos 7 años (las de tipo industrial de alta calidad). Las unidades selladas más chicas generalmente duran de 3 a 5 años. Las baterías de automóvil no son apropiadas para los sistemas fotovoltaicos y suelen durar no más de 18 meses en este tipo de servicio.
Algunos paneles (los que usan una capa delgada de Silicio) sufren una caída predecible del rendimiento durante los primeros meses de operación, que disminuye hasta cesar después de cierto tiempo. De ahí en adelante, el rendimiento de los paneles es relativamente estable.
¿Pueden romperse? ¿No contienen vidrio la mayoría de los paneles?
Los paneles más fiables y de más larga duración utilizan una cubierta de vidrio. Los de calidad vienen con un vidrio templado de bajo contenido de hierro, y están laminados con capas de plásticos. Esta construcción es muy duradera, pero si recibe un impacto muy fuerte, se romperá. Si el cristal se astilla o perfora, el panel llegará a fallar con el tiempo debido a que el agua penetrará en las celdas solares y las corroerá. Puede que pasen varios años antes de que el panel falle totalmente (y ya no produzca energía).
Por otro lado, si el panel se daña de tal manera que se cortan las dos conexiones eléctricas entre cualquier par de celdas, no habrá paso para la corriente y el panel no producirá nada.
Si se aplica fuerza suficiente, cualquier cosa se romperá. La protección más efectiva contra el vandalismo, robo y otras catástrofes es un seguro de bienes/responsabilidad ante terceros.
¿Qué características debo buscar al comprar un panel?
Un comprador bien informado buscará ciertas características al comprar un panel. Primero, pregúntele al vendedor qué organismos externos han probado, calificado o certificado el panel. Averigüe si el fabricante califica con regularidad unidades de producción (en lugar de muestras de laboratorio) de acuerdo con normas internacionales.
Después inspeccione el panel. Tómelo en la mano. ¿Se siente firme? ¿O se puede torcer fácilmente el marco?
Mire la caja de conexiones. ¿Es sólida y está bien asegurada? ¿Caben en ella los conectores eléctricos comunes? ¿Por los prensa-cables le caben cables de grueso calibre? ¿Pueden hacerse conexiones entre los paneles dentro de la caja?
Mire las celdas solares. ¿Están peligrosamente cerca del marco del panel (lo que puede producir interrupción eléctrica y falla prematura)?
Estudie la etiqueta indicadora. ¿Aparece indicada al reverso de ese panel su potencia efectiva probada, o solo trae una etiqueta genérica? En ese caso, ¿es obvia la tolerancia del fabricante con respecto a la potencia (cuánto puede caer por debajo del valor nominal para que se siga considerando que el panel se ajusta a las especificaciones)? Pregúnteselo al vendedor si esto no es evidente.
¿ Tiene el panel tensión suficiente para cargar baterías en cualquier tipo de condiciones (por lo menos 16,5 voltios a la potencia máxima)?
Examine la garantía. ¿Es vaga o garantiza un nivel específico de rendimiento?
Por último, considere el fabricante. ¿ Cuánto tiempo lleva fabricando celdas fotovoltaicas? ¿Es una organización que probablemente siga operando de aquí a diez años? ¿Cuál es su reputación? ¿Han demostrado ser fiables sus productos tras muchos años de funcionamiento?
¿Tiene un equipo de vendedores capacitados y una red de distribuidores para respaldar sus productos en su zona?