Radiación solar y parámetros eléctricos de paneles fotovoltaicos: conceptos clave

Radiación solar

Radiación solar: Energía procedente del Sol en forma de ondas electromagnéticas.

Irradiancia e irradiación

Irradiancia (G): densidad de potencia incidente en una superficie, es decir, la energía incidente en una superficie por unidad de tiempo y unidad de superficie. Se mide en W/m² o kW/m².

Irradiación (E): energía incidente en una superficie por unidad de superficie a lo largo de un cierto período de tiempo. Se mide en Wh/m² o kWh/m².

Componentes de la radiación

• Radiación directa (B): formada por los rayos procedentes del Sol directamente, es decir, que no han sido dispersados.
• Radiación difusa (D): procedente de toda la bóveda celeste excepto la que llega directamente del Sol; se origina por los efectos de dispersión en la atmósfera.
• Radiación del albedo (R): procedente del suelo, debida a la reflexión de parte de la radiación incidente sobre montañas, lagos, edificios, etc. Depende muy directamente de la naturaleza de estos elementos; se obtiene del cociente entre la radiación reflejada y la incidente sobre una superficie.

La suma de estas tres componentes da lugar a la radiación global.

Una hora solar pico es la energía recibida durante una hora a una irradiancia promedio de 1000 W/m².

Parámetros eléctricos de un panel fotovoltaico

• Corriente de cortocircuito (Isc): es la máxima intensidad que se genera en el panel cuando no hay conectado ningún consumo y se cortocircuitan sus bornes. Suele rondar los 3 A.
• Tensión de circuito abierto (Voc): es la máxima tensión que proporciona el panel cuando no hay conectado ningún consumo (los bornes están en circuito abierto). Suele ser menor de 22 V para módulos que vayan a trabajar a 12 V en su funcionamiento nominal. Normalmente: 20 V.
• Punto de máxima potencia (Imp, Vmp): es el punto para el cual la potencia entregada es máxima, obteniéndose el mayor rendimiento posible del panel. Los valores típicos de Imp y Vmp son algo menores que Isc y Voc. Varía entre 25 y 300 W.
• Factor de forma (FF): es la relación entre la potencia máxima que el panel puede entregar y el producto Isc · Voc. Suele valer entre 0,7 y 0,8.
• Eficiencia o rendimiento: es el cociente entre la máxima potencia eléctrica que el panel puede entregar y la potencia de la radiación solar incidente. Habitualmente entre el 10 % y el 18 %.

Diodos en los módulos fotovoltaicos

Diodos de paso (bypass): proporcionan un camino de alivio para evitar que circule corriente por un módulo sombreado. Estos diodos evitan que las células sombreadas se comporten como disipadores en forma de calor de la potencia eléctrica generada por el resto de células iluminadas.

Diodos antiretorno: se colocan al final de cada grupo en serie, para prevenir que otras series deriven corriente hacia la serie dañada.

Diodo de bloqueo o protección: evita el flujo de corriente en la dirección opuesta.