¿a cuánto se calienta el agua en una placa solar?

Las placas solares son una excelente opción para aprovechar la energía del sol y generar electricidad de forma sostenible. Sin embargo, es importante entender cómo afecta la temperatura a estas placas y qué repercusiones tiene en su funcionamiento. En este artículo, exploraremos a cuánto se calienta el agua en una placa solar y cómo esto puede influir en su rendimiento.

¿Qué temperatura alcanza un panel solar?

Para comprender cómo afecta la temperatura a una placa solar, es necesario tener en cuenta algunos conceptos clave. Los datos proporcionados por el fabricante se basan en condiciones de medición estándar (STC por sus siglas en inglés):

• 1000 W/m2 de irradiación
• 25ºC de temperatura de célula (que correspondería a una temperatura ambiente de aproximadamente -5ºC)
• Una distribución espectral de 1,5 AM, condiciones que raramente se reproducen en nuestro día a día

Sin embargo, en la vida real, es más común encontrarnos con irradiaciones de 800W/m2 y temperaturas exteriores superiores a las estándar de medición. Por lo tanto, para calcular las condiciones reales de operación de una placa solar, debemos consultar la ficha de características técnicas del fabricante, que incluye los siguientes parámetros:

• TONC (Temperatura de operación de la célula): Es la temperatura que alcanzan las células solares en función de la temperatura exterior y la irradiación solar. Este valor suele estar entre 43 y 47ºC, siendo menor mejor. A modo de referencia, podemos utilizar 45ºC.
• Coeficiente de temperatura de Potencia: Es la pérdida porcentual de potencia por cada grado por encima de los 25ºC. Normalmente se encuentra entre -0,43 y -0,47%/ºC. Cuanto menor sea este valor, mejor.
• Coeficiente de temperatura de Voc: Es la pérdida porcentual de tensión de circuito abierto de la placa solar por cada grado de diferencia entre la temperatura ambiente de referencia (25ºC) y la temperatura de operación de las células. Normalmente se encuentra entre -0,33 y -0,34%/ºC. Cuanto menor sea este valor, mejor.
• Coeficiente de temperatura de Vmp: Es la pérdida porcentual de tensión de máxima potencia por cada grado de diferencia entre la temperatura ambiente de referencia (25ºC) y la temperatura de operación de las células. Normalmente se encuentra entre -0,36 y -0,39%/ºC. Cuanto menor sea este valor, mejor.

La temperatura de trabajo de la célula está relacionada con la temperatura ambiente y la irradiación, y se puede calcular mediante la siguiente fórmula:

Tc = Ta + G * (TONC - 20) / 800

Donde:

• Tc es la temperatura de trabajo de la célula (ºC)
• Ta es la temperatura ambiente (ºC)
• G es la irradiancia (W/m2)

Por ejemplo, en un día de verano a las 12:00 p.m., con una irradiancia de 800W/m2 y una temperatura exterior de 40ºC, la temperatura de trabajo de las células solares sería:

Tc = 40ºC + 800W * (45ºC - 20ºC) / 800W = 65ºC

Esto significa que la temperatura de operación de la célula tendría una variación de 40ºC respecto a las condiciones estándar de medida (25ºC).

Además, si la placa solar tiene un coeficiente de temperatura Voc de -0,33%/ºC y una Voc de 45,6V, la caída de tensión de Voc por cada grado sería:

Caída de Tensión de Voc (por ºC) = -0,33%/ºC * 45,6V = -0,15V

Por lo tanto, la caída total de Voc sería:

Caída total de Voc = -0,15V * 40ºC = -6,02V

Esto significa que, con una temperatura exterior de 40ºC, la Voc de la placa solar sería de 39,59V.

Resumen

La temperatura de operación de la célula suele ser aproximadamente 25ºC superior a la temperatura exterior. Esta temperatura afecta notablemente la tensión de salida de las placas solares. A mayor temperatura, menor será la tensión de salida, por lo que es importante asegurarse de que la tensión de las placas solares sea al menos 2 voltios superior a la tensión de la batería. Por otro lado, a menor temperatura, mayor será la tensión de salida, por lo que tener en cuenta este factor para no sobrepasar la tensión máxima permitida en los reguladores e inversores MPPT.

Al utilizar placas solares de 60 células con Vmp = 30V y reguladores PWM para cargar baterías, se comete un error, ya que las placas solares tendrán tensiones de salida inferiores a los 28,8V necesarios para cargar las baterías. Los reguladores MPPT están limitados por la tensión de CC máxima que pueden admitir a la entrada, normalmente 100V o 150V, por lo que tener en cuenta el incremento de la tensión Voc de las placas solares en temperaturas bajas para no sobrepasar el valor máximo del regulador.

Consultas habituales

¿A qué temperatura se calienta el agua en una placa solar?

La temperatura a la que se calienta el agua en una placa solar dependerá de varios factores, como la irradiancia solar, la temperatura exterior y las características específicas de la placa solar. En condiciones óptimas, el agua puede alcanzar temperaturas de hasta 60-70ºC.

¿Qué ocurre si la temperatura de la placa solar es demasiado alta?

Si la temperatura de la placa solar es demasiado alta, puede haber una disminución en su rendimiento. Esto se debe a que las células solares son menos eficientes a altas temperaturas, lo que puede resultar en una menor generación de electricidad.

¿Cómo puedo evitar que la temperatura afecte negativamente a mi placa solar?

Para evitar que la temperatura afecte negativamente a tu placa solar, es importante asegurarse de que esté correctamente instalada y ventilada. Además, es recomendable utilizar paneles solares de alta calidad que tengan coeficientes de temperatura bajos, lo que significa que serán menos sensibles a las variaciones de temperatura.

¿Qué otros factores pueden influir en el rendimiento de una placa solar?

Además de la temperatura, otros factores que pueden influir en el rendimiento de una placa solar incluyen la calidad de los materiales utilizados, la inclinación y orientación de la placa, la limpieza regular de la superficie y la eficiencia del sistema de conversión de energía.

¿Es posible utilizar una placa solar para calentar agua sin generar electricidad?

Sí, es posible utilizar una placa solar para calentar agua sin generar electricidad. Esto se logra mediante el uso de paneles solares térmicos, que están diseñados específicamente para calentar agua utilizando la energía solar. Estos paneles suelen tener una estructura diferente a los paneles solares fotovoltaicos y se utilizan principalmente para sistemas de calefacción de agua.