La eficiencia de los paneles solares es un factor importante a considerar al elegir los componentes de tu sistema de energía solar. En este artículo, explicaremos cómo se puede calcular la eficiencia de los paneles solares y todo lo que necesitas saber al respecto.
Cómo se calcula la eficiencia de los paneles solares
La siguiente ecuación se puede utilizar para calcular la eficiencia aproximada de un panel solar, expresada como un porcentaje:
Efficiencia del panel solar = (Potencia eléctrica producida / Potencia de la luz solar incidente) x 100%
Es importante destacar que la eficiencia de un panel solar se refiere a su área, no a su potencia. Un panel solar con una eficiencia del 10% y una potencia de 100W producirá la misma cantidad de energía que un panel solar con una eficiencia del 20% y una potencia de 100W. Sin embargo, el panel solar con una eficiencia del 20% será la mitad del tamaño total del panel con una eficiencia del 10%.
Para determinar la eficiencia del panel, necesitamos comparar la potencia que el sol proporciona al panel con la electricidad que se produce. Si un panel pudiera convertir toda la luz que incide sobre él en electricidad, entonces ese panel sería 100% eficiente. Desafortunadamente, este nivel de eficiencia es imposible de lograr.
La eficiencia máxima teórica de una celda solar hecha de material ideal es del 37%. Esto se conoce como el límite de Shockley-Quiesser y es una consecuencia de las leyes de la física y de cómo las celdas solares absorben la energía. Las celdas solares de múltiples capas pueden superar este límite en condiciones de laboratorio, pero son mucho más difíciles de fabricar y mucho más caras, por lo que generalmente solo se utilizan en satélites y otros sistemas de alta tecnología donde el espacio es extremadamente limitado.
Para las celdas solares de silicio (las que se encuentran en casi todos los paneles que se pueden comprar), el límite teórico es de aproximadamente el 32% ya que el silicio, aunque se acerca, no es un material de celda solar perfecto. Las celdas solares de mercado masivo siempre experimentarán alguna pérdida de potencia en comparación con esto y solo pueden alcanzar un máximo de hasta el 25% en condiciones ideales. La eficiencia de un panel en su conjunto siempre será menor que la de sus celdas componentes debido al marco, los contactos metálicos reflectantes y los espacios entre las celdas.
Cómo calcular la eficiencia de un panel solar
Para comenzar a comparar la potencia del sol con la salida eléctrica del panel, primero necesitamos conocer la potencia del sol. Al mediodía cerca del ecuador, más de 1 kW (1000W) de luz solar llega a cada metro cuadrado de suelo. Lejos del ecuador y en diferentes estaciones, condiciones climáticas y momentos del día, esto será menor, pero el valor de 1 kW por metro cuadrado se utiliza al probar los paneles para dar la clasificación de potencia con la que se venden. Esta parte de las condiciones de prueba estándar (STC) que utiliza la industria de la energía solar y todos los paneles se clasifican de la misma manera.
Imaginemos un panel con un área de 1 metro cuadrado. Si produce 1 kW de electricidad al mediodía en el ecuador, podríamos decir que es 100% eficiente, ya que recibiría 1 kW de luz solar y convertiría esa cantidad en la misma cantidad de electricidad. Si un panel del mismo tamaño produce en cambio 200W de potencia, entonces su eficiencia es de 200W/1000W x 100 = 20%. Si lo expresamos en kW, la ecuación se vuelve aún más simple, ya que 0,2kW/1kW = 0,2, por lo que la potencia del sol se puede ignorar en el cálculo. La relación se multiplica por 100 para obtener una respuesta en porcentaje.
Para realizar este cálculo para cualquier panel solar que no sea de 1 metro cuadrado, necesitamos conocer el área del panel. Si un panel es la mitad de grande y produce la misma potencia, es el doble de eficiente, y viceversa. El área se puede calcular fácilmente a partir de las dimensiones del panel multiplicando el ancho por la longitud. Recuerda convertir las dimensiones a metros primero, ya que las áreas no se convierten de la misma manera que las longitudes (es decir, 1 metro cuadrado no son 1000 milímetros cuadrados, son 1 millón de milímetros cuadrados).
Finalmente, para calcular la eficiencia máxima del panel solar, debemos dividir la relación de potencia del panel entre la potencia del sol por el área del panel en metros cuadrados, y luego multiplicar por 100 para obtener un porcentaje. Asegúrate de que las unidades de medida de todos los valores sean correctas o obtendrás resultados muy extraños.
Tomemos, por ejemplo, nuestro panel rígido de 300W con celdas de silicio monocristalino. Su potencia es de 300W o 0.3kW, tiene una longitud de 64m y un ancho de 0.99m. La eficiencia es, por lo tanto:
Efficiencia = (0.3kW / 1kW) x 100 = 30%
Esta es la eficiencia aproximada del panel en su conjunto, por lo que, como se mencionó anteriormente, se espera que sea menor que la eficiencia de las celdas debido al marco y los espacios entre las celdas solares (aumentando el área) y las pérdidas normales a medida que la electricidad viaja a través del panel y los cables. Para un panel de mayor eficiencia con el mismo área, la potencia sería mayor que 300W. Para un panel de mayor eficiencia con la misma potencia, el área sería menor.
¿Cuál es la fórmula para calcular los paneles solares?
Antes de decidirte por la energía solar, cada consumidor debe considerar si el cambio realmente vale la pena. Esto generalmente implica calcular cuánta energía pueden producir los paneles solares instalados en el techo y determinar si eso es suficiente para satisfacer las necesidades a largo plazo de una casa o negocio que solía depender de otras formas de energía.
La clasificación de potencia de los paneles solares se mide en vatios o potencia, que es la unidad utilizada para medir la producción de energía. En la actualidad, los paneles solares más nuevos y mejores para propiedades residenciales producen entre 250 y 400 vatios de electricidad. Si bien los sistemas de paneles solares comienzan en 1 kW y producen entre 750 y 850 kilovatios-hora (kWh) anualmente, las casas más grandes y los hogares más grandes suelen preferir los de mayor potencia. Un hogar con cuatro o cinco personas probablemente necesitará un sistema de cuatro a cinco kW. El tamaño y estado del techo, las horas de exposición máxima al sol y el número de paneles en el sistema determinan la cantidad de electricidad generada.
Un hogar típico en Estados Unidos necesitaría alrededor de 10,000 kWh al año. Un sistema de 20 a 30 paneles debería generar suficiente energía para cubrir las necesidades energéticas anuales. Pero al igual que cada hogar y familia es diferente, lo mismo ocurre con los sistemas de paneles solares que se adaptarán a sus hábitos y necesidades.
¿Cómo se prueba la eficiencia de un panel solar?
Los paneles solares se han convertido en una fuente de energía renovable popular en Australia debido a la abundante luz solar. Para determinar la eficacia de un sistema de paneles solares, es esencial calcular la producción de energía de los paneles solares y cuánta electricidad se utiliza.
Determinar la potencia nominal de tu sistema de paneles solares
El primer paso para calcular cuánta potencia puede producir tu sistema de paneles solares es determinar la potencia nominal de tu sistema de paneles solares. Esta información se puede encontrar en la etiqueta del fabricante o en el manual de instalación. La potencia nominal de la producción de energía solar generalmente se expresa en vatios (W) o kilovatios (kW).
Determinar la cantidad de luz solar en tu ubicación
La cantidad de luz solar que recibe tu techo o sistema de paneles solares afectará la mayor parte de la cantidad de salida de los paneles solares. Esto se puede determinar utilizando un mapa de irradiancia solar o utilizando una calculadora solar en línea que tenga en cuenta tu ubicación, orientación del techo y ángulo de inclinación. La irradiancia solar generalmente se expresa en kilovatios-hora por metro cuadrado por día (kWh/m²/día).
Calcular la producción diaria
Para calcular la producción diaria de electricidad generada por tu sistema de paneles solares, multiplica la potencia nominal de la energía solar por la irradiancia solar. Por ejemplo, si tu sistema de paneles solares tiene una potencia nominal de 5 kW y la irradiancia solar en tu ubicación es de 5 kWh/m²/día, la producción diaria de electricidad en corriente continua (DC) sería de 25 kWh (5 kW x 5 kWh/m²/día).
Consultas habituales
- ¿Qué es la eficiencia de los paneles solares?
- ¿Cuál es la eficiencia máxima teórica de los paneles solares?
- ¿Cómo se calcula la eficiencia de un panel solar?
La eficiencia de los paneles solares se refiere a la capacidad de convertir la energía solar en electricidad utilizable. Se calcula comparando la potencia eléctrica producida por el panel con la potencia de la luz solar incidente.
La eficiencia máxima teórica de una celda solar hecha de material ideal es del 37%. Sin embargo, los paneles solares de silicio, que son los más comunes en el mercado, tienen una eficiencia máxima de alrededor del 25% en condiciones ideales.
La eficiencia de un panel solar se calcula dividiendo la potencia eléctrica producida por el panel entre la potencia de la luz solar incidente, y luego multiplicando por 100 para obtener un porcentaje.
Calcular la eficiencia de los paneles solares es importante para comprender cuánta energía pueden generar y cómo se comparan entre sí. La eficiencia se calcula dividiendo la potencia eléctrica producida por el panel entre la potencia de la luz solar incidente. Si bien los paneles solares tienen una eficiencia máxima teórica, la eficiencia real de los paneles solares de silicio en el mercado es inferior debido a las limitaciones físicas y técnicas. Al comprender la eficiencia de los paneles solares, los consumidores pueden tomar decisiones informadas al elegir los componentes de su sistema de energía solar.