¿Qué pérdidas existen en un sistema fotovoltaico?

La potencia instalada no es la energía que realmente se produce

Cuando una persona compra un sistema fotovoltaico suele escuchar frases como:

"Instalaremos un sistema de 10 kWp."

Sin embargo, muchas personas creen que ese sistema producirá siempre 10 kW de potencia.

En realidad, ningún sistema fotovoltaico trabaja el 100 % del tiempo en condiciones ideales.

Durante la operación diaria existen diversas pérdidas eléctricas y ambientales que reducen ligeramente la energía generada.

La buena noticia es que la mayoría de estas pérdidas son perfectamente conocidas y pueden minimizarse mediante un diseño adecuado.

¿Por qué existen pérdidas?

Los paneles solares trabajan al aire libre.

Durante más de 25 o 30 años estarán expuestos a:

• Sol intenso.

• Altas temperaturas.

• Polvo.

• Lluvia.

• Humedad.

• Viento.

• Sombras.

• Envejecimiento natural de los materiales.

Además, la electricidad debe recorrer cables, protecciones e inversores antes de llegar a la red eléctrica.

Cada uno de esos elementos genera pequeñas pérdidas.

Las principales pérdidas en un sistema fotovoltaico

1. Temperatura

Es una de las pérdidas más importantes.

Aunque los paneles necesitan radiación solar, el exceso de temperatura reduce su eficiencia.

En ciudades como Monterrey, donde el verano supera frecuentemente los 40 °C, la temperatura de la celda puede alcanzar entre 60 y 75 °C.

Esto provoca una reducción temporal de potencia.

2. Suciedad

El polvo, hojas, excremento de aves y otros contaminantes disminuyen la cantidad de radiación que llega a las celdas.

Dependiendo del lugar, estas pérdidas pueden oscilar entre:

2 % y 8 %

En zonas con mucho polvo pueden ser aún mayores si no existe mantenimiento.

3. Sombras parciales

Una pequeña sombra puede afectar considerablemente la producción.

Ejemplos:

• Antenas.

• Tinacos.

• Árboles.

• Chimeneas.

• Muros.

• Edificios cercanos.

Por esta razón, el análisis de sombras forma parte del diseño profesional.

4. Pérdidas por cableado

Toda corriente eléctrica produce pérdidas al circular por un conductor.

Estas dependen de:

• Longitud del cable.

• Calibre.

• Corriente.

• Material conductor.

En un sistema correctamente diseñado suelen mantenerse por debajo del:

2 %

5. Pérdidas en el inversor

Ningún inversor convierte el 100 % de la energía.

Los equipos modernos alcanzan eficiencias superiores al:

98 %

Sin embargo, siempre existe una pequeña pérdida durante la conversión de corriente continua (DC) a corriente alterna (AC).

6. Clipping

Ocurre cuando los paneles generan más potencia de la que el inversor puede entregar.

En lugar de desperdiciar energía durante todo el año, el diseñador acepta pequeñas pérdidas únicamente durante algunas horas de máxima irradiación para obtener una mejor rentabilidad del proyecto.

Por ello, el clipping no siempre representa un error.

En muchos casos forma parte del diseño óptimo.

7. Tolerancias de fabricación

Aunque un panel indique una potencia nominal de:

715 W

cada módulo presenta pequeñas variaciones propias del proceso de fabricación.

Los fabricantes garantizan que esas diferencias permanezcan dentro de márgenes establecidos.

8. Degradación natural

Todos los módulos pierden ligeramente capacidad de producción con el paso de los años.

Los paneles modernos suelen garantizar alrededor del:

• 1 % el primer año.

• Aproximadamente 0.4 % anual posteriormente.

Por ello, después de 30 años muchos continúan produciendo más del 87 % de su potencia original.

9. Desajuste entre módulos (Mismatch)

Ningún panel es idéntico a otro.

Pequeñas diferencias en corriente, voltaje o envejecimiento generan pérdidas cuando trabajan en el mismo string.

Los fabricantes intentan reducir este efecto mediante procesos de clasificación ("binning").

10. Orientación e inclinación

La producción también depende de:

• Orientación del techo.

• Inclinación.

• Latitud.

• Obstáculos cercanos.

Una orientación diferente a la ideal no significa que el proyecto sea malo, pero sí modifica la producción anual.

¿Cuánto pierde realmente un sistema fotovoltaico?

Todas estas pérdidas se consideran desde la etapa de ingeniería.

Por ello, los programas profesionales como:

• PVsyst.

• Helioscope.

• Aurora Solar.

• PV*SOL.

incluyen cada una de ellas para estimar la producción anual con gran precisión.

En un sistema bien diseñado, las pérdidas totales suelen encontrarse dentro de valores perfectamente aceptables y considerados desde el inicio del proyecto.

¿Qué es el Performance Ratio (PR)?

Uno de los indicadores más utilizados para evaluar un sistema fotovoltaico es el:

Performance Ratio (PR)

Este índice compara la energía realmente producida con la energía teórica disponible considerando la radiación solar recibida.

Un PR elevado indica que el sistema aprovecha eficientemente las condiciones del sitio y que las pérdidas permanecen bajo control.

¿Cómo minimizar estas pérdidas?

Una ingeniería adecuada puede reducir significativamente las pérdidas mediante:

• Selección correcta del inversor.

• Relación DC/AC adecuada.

• Distribución correcta de strings.

• Uso de varios MPPT.

• Cableado correctamente dimensionado.

• Estructuras de aluminio que favorezcan la ventilación.

• Análisis de sombras.

• Mantenimiento preventivo.

• Limpieza periódica.

• Componentes certificados.

Conclusión

Las pérdidas forman parte del funcionamiento normal de cualquier sistema fotovoltaico.

Lo importante no es eliminarlas por completo, sino conocerlas, cuantificarlas y diseñar el sistema para minimizarlas.

Un proyecto bien diseñado considera desde el inicio factores como la temperatura, el cableado, las sombras, la eficiencia del inversor, el clipping y la degradación natural de los módulos.

En Solar Force realizamos el diseño de cada sistema considerando todas estas variables para ofrecer instalaciones eficientes, confiables y con el mejor rendimiento posible durante toda su vida útil.