Condiciones nominales de potencia y prueba estándar (STC)
El rendimiento de un módulo fotovoltaico generalmente se mide en condiciones de prueba estándar (STC), definido por el estándar IEC 60904-1:
- Irradiancia de 1000 w/m² (luz solar óptima)
- Temperatura del módulo a 25 ° C
- Espectro de luz estandarizado (IEC 60904-3)
Los módulos bifaciales, que capturan la luz en ambos lados, pueden mejorar la producción a través de la reflexión del suelo (albedo). PVGIS Todavía no modela estos módulos, pero un enfoque es usar BNPI (irradiancia de placa de identificación bifacial), definida como: P_bnpi = p_stc * (1 + φ * 0.135), donde φ es el factor de bifacialidad.
Limitaciones de los módulos bifaciales: Inadecuado para instalaciones integradas en el edificio donde se obstruye la parte trasera del módulo. Rendimiento variable dependiendo de la orientación (por ejemplo, eje norte-sur con cara este-oeste).
Estimación del poder real de los módulos fotovoltaicos
Las condiciones de funcionamiento reales de los paneles PV difieren de las condiciones estándar (STC), lo que afecta la potencia de salida. PVGIS.COM aplica varias correcciones para incorporar estas variables.
1. Reflexión y ángulo de incidencia de luz
Cuando la luz golpea un módulo fotovoltaico, una porción se refleja sin convertirse en electricidad. Cuanto más agudo es el ángulo de incidencia, mayor es la pérdida.
- Impacto en la producción: en promedio, este efecto causa una pérdida del 2 al 4%, reducida para los sistemas de seguimiento solar.
2. Efecto del espectro solar sobre la eficiencia fotovoltaica
Los paneles solares son sensibles a ciertas longitudes de onda del espectro de luz, que varían según la tecnología fotovoltaica:
- Silicón cristalino (C-Si): sensible a la luz infrarroja y visible
- CDTE, CIGS, A-Si: diferente sensibilidad, con una respuesta reducida en el infrarrojo
Factores que influyen en el espectro: La luz de la mañana y la tarde es más roja.
Los días nublados aumentan la proporción de la luz azul. El efecto espectral influye directamente en la potencia fotovoltaica. PVGIS.COM Utiliza datos satelitales para ajustar estas variaciones e integra estas correcciones en sus cálculos.
Dependencia de la potencia fotovoltaica de la irradiancia y la temperatura
Temperatura y eficiencia
La eficiencia de los paneles fotovoltaicos disminuye con la temperatura del módulo, dependiendo de la tecnología:
A alta irradiancia (>1000 w/m²), la temperatura del módulo aumenta: pérdida de eficiencia
A baja irradiancia (<400 w/m²), la eficiencia varía según el tipo de célula fotovoltaica
Modelado en PVGIS.COM
PVGIS.COM Ajusta la potencia fotovoltaica basada en la irradiancia (G) y la temperatura del módulo (TM) utilizando un modelo matemático (Huld et al., 2011):
P = (g/1000) * a * ef (g, tm)
Los coeficientes específicos de cada tecnología fotovoltaica (c-Si, CDTE, CIGS) se derivan de mediciones experimentales y se aplican a PVGIS.COM simulaciones.
Modelado de la temperatura de los módulos fotovoltaicos
- Factores que influyen en la temperatura del módulo (TM)
- Temperatura ambiente del aire (TA)
- Irradiancia solar (g)
- Ventilación (W) - El viento fuerte enfría el módulo
-
Modelo de temperatura en PVGIS (Faiman, 2008):
Tm = ta + g / (u0 + u1w)
Los coeficientes U0 y U1 varían según el tipo de instalación:
| Tecnología fotovoltaica | Instalación | U0 (W/° C-M²) | U1 (WS/° C-M³) |
|---|---|---|---|
| c-Si | Independiente | 26.9 | 26.9 |
| c-Si | Bipv/bapv | 20.0 | 20.0 |
| Cigarrillo | Independiente | 22.64 | 22.64 |
| Cigarrillo | Bipv/bapv | 20.0 | 20.0 |
| Cdte | Independiente | 23.37 | 23.37 |
| Cdte | Bipv/bapv | 20.0 | 20.0 |
Pérdidas del sistema y envejecimiento de módulos fotovoltaicos
Todos los cálculos anteriores proporcionan la potencia a nivel del módulo, pero se deben considerar otras pérdidas:
- Pérdidas de conversión (inversor)
- Pérdidas de cableado
- Diferencias de poder entre los módulos
- Envejecimiento de los paneles fotovoltaicos
Según el estudio de Jordan y Kurtz (2013), los paneles PV pierden en promedio 0.5% de la potencia por año. Después de 20 años, su poder se reduce al 90% de su valor inicial.
- PVGIS.COM Recomienda ingresar una pérdida inicial del sistema del 3% durante el primer año para tener en cuenta las degradaciones del sistema, luego al 0,5% por año.
Otros factores no considerados en PVGIS
Algunos efectos influyen en la producción fotovoltaica pero no están incluidos en PVGIS:
- Nieve en los paneles: Reduce drásticamente la producción. Depende de la frecuencia y la duración de las nevadas.
- Acumulación de polvo y tierra: Disminuye la potencia fotovoltaica, dependiendo de la limpieza y la precipitación.
- Sombreado parcial: Tiene un fuerte impacto si un módulo está sombreado. Este efecto debe administrarse durante la instalación de PV.
Conclusión
Gracias a los avances en el modelado fotovoltaico y los datos satelitales, PVGIS.COM Permite una estimación precisa de la potencia de salida de los módulos fotovoltaicos teniendo en cuenta los efectos ambientales y tecnológicos.
Por qué usar PVGIS.COM?
Modelado avanzado de irradiancia y temperatura del módulo
Correcciones basadas en datos climáticos y espectrales
Estimación confiable de las pérdidas del sistema y el envejecimiento del panel
Optimización de la producción solar para cada región