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Los efectos de la temperatura en la producción de las instalaciones fotovoltaicas

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Durante las últimas semanas, se han dado informaciones que hablaban de una disminución de la producción fotovoltaica debido a las altas temperaturas de la ola de calor. Con temperaturas de hasta casi 45º C, la producción de las instalaciones fotovoltaicas en España ha caído un 4% o un 5% sobre la producción habitual que habrían tenido con una temperatura de 10º C menos.
Los efectos de la temperatura en la producción de las instalaciones fotovoltaicas

Evidentemente la producción de una instalación fotovoltaica depende de la cantidad de horas de sol, ya que la radiación es consecuencia directa de lo que producen las instalaciones fotovoltaicas, pero sí es verdad que a igualdad de horas de sol, una mayor temperatura de las células y módulos que componen una instalación fotovoltaica hacen disminuir su producción.

Todos estos conceptos son sobradamente conocidos por los técnicos que se dedican a los temas fotovoltaicos, pero no son conocidos por el resto del público que creen que las instalaciones fotovoltaicas producen más cuando hace más calor.

La célula fotovoltaica se comporta como un generador de corriente eléctrica, cuya característica es función de tres variables fundamentales: intensidad de la radiación solar, temperatura y área de la célula.

Las células solares están constituidas por materiales semiconductores, principalmente silicio, y son elementos que transforman directamente parte de la energía solar que reciben en energía eléctrica (producción a la que estamos haciendo referencia).

La temperatura de la célula posee un efecto importante sobre el valor de la tensión en circuito abierto (Voc, que es el máximo valor de tensión en extremos de la célula y se da cuando esta no está conectada a ninguna carga), y lo podemos ver sobre la curva I – V, según muestra en la figura siguiente. Así, al aumentar la temperatura, la tensión de circuito abierto disminuye del orden de unos pocos milivoltios por cada grado centígrado que aumenta la temperatura (2,3 mV/ºC para el silicio y entre 2 y 2,2 mV/ºC en el caso de arseniuro de galio).

Además, como consecuencia de esta variación de Voc, a medida que aumenta la temperatura, provoca a su vez, que la eficiencia de la célula haga lo propio: disminuir al aumentar la temperatura (se reduce entre el 0,4 y 0,5% por ºC en las células de silicio y alrededor de 0,3% por ºC en las de arseniuro de galio). La siguiente figura ilustra las variaciones de las principales características eléctricas de una célula solar en función de la temperatura.

Características eléctricas de una célula solar en función de la temperatura
El voltaje de circuito abierto de una célula depende exclusivamente de su temperatura, Tc, y la temperatura de trabajo de las células depende exclusivamente de la irradiancia y de la temperatura ambiente.

Por lo tanto creo que es bueno recordar, como tema de difusión pública, que los sistemas fotovoltaicos poseen una curva de funcionamiento, que es función de determinadas condiciones, entre las cuales se encuentran la irradiación, la temperatura ya citada, la velocidad del viento, y por supuesto las sombras.

Además de estos, otros factores, pueden afectar el rendimiento del sistema fotovoltaico: el polvo depositado en los módulos, los daños en el encapsulado de los módulos, manchas, quemadura de células, disparo de diodos de bypass, mezcla de módulos con diferentes características o módulos con células internas de características diferentes, aumentos en resistencias serie y paralelo y muchas más, temas estos para los que se necesitan conocimientos más avanzados para su comprensión.

Todas las consideraciones anteriores, bastante tecnológicas, traen como consecuencia, que si en estos días calurosos de verano, las temperaturas han subido hasta casi los 45º C, la producción de las instalaciones fotovoltaicas en España, hayan caído un 4% o 5% de la producción habitual que habrían tenido con una temperatura de 10º C menos.

Esta disminución, en un día de julio, se concretaría en el anterior porcentaje citado de una producción diaria fotovoltaica de unos 30 GWh, según la estadística diaria publicada por Red Eléctrica de España.

Producción fotovoltaica 10-7-2015

Por lo tanto, tal y como yo digo a los amigos, una instalación fotovoltaica produce más, cuanto más fresca está la temperatura y máxime si le está dando el viento, ya que de esta forma se disipa mejor la temperatura de la instalación.

Matizando más los datos teóricos, si comparamos los valores de Julio de 2014, con los de Julio de 2015 dados por Red Eléctrica, tendríamos las siguientes producciones:

Eduardo Collado. 13-7-2015. Figura 3

Si miramos, además, los gráficos:

Eduardo Collado. 13-7-2015. Figura 4

Como ejemplo, pondremos los datos del día 13 de Julio de 2014 y 2015, en los que se pueden ver los datos de la tabla expuesta al inicio.

Eduardo Collado. 13-7-2015. Figura 5

Por lo tanto, las conclusiones que se pueden establecer, es que hasta el día 13 de julio, las diferencias acumuladas en 2014 y 2015 solamente se diferencian en 5 GWh de producción de las instalaciones fotovoltaicas, o sea una diferencia del 1,3%. Y que, aunque ha habido algún día con diferencias negativas del 17,24% (día 3), o del 13,74% (día 6) entre otros, también ha habido diferencias positivas.

Por lo tanto no se pueden dar afirmaciones de grandes diferencias negativas producidas. Es evidente que para hacer una comparativa completa, habríamos necesitado, fundamentalmente, los datos de radiación de todos los días objeto de esta comparativa.

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luis fernandez
cual es la temperatura promedio ideal para la producción de energía solar fotovoltaica?
Javi
Los paneles están diseñados para Alemania en verano no para los pobres, q son los países con más altas temperaturas
internete
Yo confirmo este efecto: En julio mi instalacion autonoma ssta produciendo picos a las 14:00 de 3300 w, mientrasen junio, sin ola de calor estaba dando unos 3800. Sin polvo, ya que cada 2 semanas le pego un manguerazo para quitar el polvo... internete 1234567