Medir la eficiencia de paneles solares con simulación

El rendimiento de los paneles solares se ha probado exhaustivamente en el laboratorio y menos en su emplazamiento real ya en funcionamiento. El investigador Bin Meng de TU/e decidió probar los paneles solares en la vida real y encontró que, en promedio, el rendimiento de los sistemas fotovoltaicos probados es un 6 por ciento más bajo de lo esperado.

Probando los paneles solares en Países Bajos

En los Países Bajos, uno de cada cinco hogares ya tiene paneles solares fotovoltaicos instalados en sus tejados, lo que convierte a este país en líder europeo en capacidad instalada de energía solar per cápita. Además de la conciencia ecológica, hay una razón económica detrás, por lo que los usuarios están interesados en conocer de antemano una estimación precisa del rendimiento les dirá cuántos años les llevará recuperar sus valiosas inversiones. Las predicciones correctas también son importantes para los fabricantes de los sistemas fotovoltaicos, para poder ofrecer garantías sobre su producto.

En la práctica, las estimaciones de rendimiento a menudo se basan en condiciones de prueba estándar que no tienen en cuenta la situación precisa sobre el terreno.

El rendimiento real a menudo no alcanza lo que la gente espera, debido a las variaciones en la radiación solar, los efectos del calor, la suciedad, las sombras y la degradación del módulo.

Comprobación de la eficacia de un panel solar sobre el terreno

Según explica TU/e en su web, el candidato a doctorado Bin Meng (del grupo de investigación Building Performance en el departamento de Entorno Construido de TU/e) se puso en contacto con MorgenWonen , de la empresa de construcción holandesa VolkerWessels, para obtener una idea más precisa sobre la eficiencia fotovoltaica real.

En los últimos años, Morgen Wonen ha construido cientos de viviendas prefabricadas en los Países Bajos, parte de las cuales están equipadas con paneles solares.

Debido a que tanto los hogares como los paneles están estandarizados, al investigador se le ofreció una oportunidad única de comparar la eficiencia de 256 sistemas fotovoltaicos residenciales idénticos en 19 sitios, tanto en las mismas condiciones como entre condiciones diferentes. En total, el investigador analizó cinco factores: ubicación, orientación al sol, variaciones estacionales, claridad del cielo y envejecimiento.

“Lo primero que pude ver en mi análisis es que el rendimiento real no alcanza lo que generalmente predicen los modelos de simulación», asegura Meng.

De hecho, confirma que encontraron una diferencia del 6 por ciento con el rendimiento esperado, y añade: «Esto implica que los vendedores de sistemas fotovoltaicos tienden a sobrestimar la eficiencia de los sistemas fotovoltaicos en los tejados de las típicas comunidades residenciales holandesas”.

“Esta no es solo una mala noticia para los clientes, sino que también podría presentar problemas para los fabricantes e instaladores, si la falta de rendimiento esperado conduce al incumplimiento del contrato”, dice Meng.

Para averiguar qué estaba sucediendo, el investigador analizó los factores individuales. “Nos dimos cuenta rápidamente de que las estimaciones estándar tienden a pasar por alto el impacto del enmascaramiento en el rendimiento. Esto se refiere a la cantidad de luz indirecta que cae sobre el sistema fotovoltaico y depende de la fracción de cielo que es visible para los paneles. Incluso en áreas suburbanas, donde los edificios de gran altura son raros, el bloqueo de la radiación difusa del cielo tiende a reducir la eficiencia fotovoltaica de manera significativa”.

Simulación frente a prueba en el lugar de instalación del panel solar

A partir de su experiencia, los investigadores se preguntaron qué significan estos hallazgos para los posibles compradores y vendedores de sistemas fotovoltaicos. Una solución obvia es probar los paneles primero en la vida real, en lugar de simplemente confiar en las estimaciones de las simulaciones en circunstancias ideales.

“Observé el impacto de probar los paneles durante un mes durante el verano. Ya pudimos reducir el error relativo de los modelos de simulación fotovoltaica convencionales casi a la mitad, en casi cinco puntos porcentuales”, dice Meng.

El investigador reconoce que esto puede no ser una solución práctica para muchos nuevos compradores. Sin embargo, espera que las pruebas de la vida real puedan ayudar a mejorar los modelos de simulación actuales, de modo que los futuros compradores puedan lograr estimaciones más precisas del efecto de enmascaramiento, sin tener que instalarlos primero.

Esto también ayudará a los fabricantes, que quieren estar seguros de sus afirmaciones, y será parte de futuras investigaciones.

Sistemas de simulación heredados

Otro grupo de profesionales que puede beneficiarse con la mejora de los sistemas de simulación son los propietarios actuales de sistemas fotovoltaicos, dice Roel Loonen, supervisor de Meng, junto con Jan Hensen.

“Muchas personas tienden a olvidarse de sus paneles, una vez que los tienen instalados. No revisan regularmente su aplicación en el teléfono y no saben si los paneles dejan de funcionar y cuándo. Hacer controles regulares en estos sistemas heredados, utilizando puntos de referencia aprobados, podría ayudar a estos usuarios”.

“También pueden usar los datos para decidir cuándo reemplazar sus paneles. Se estima que la vida útil estándar de los sistemas fotovoltaicos es de unos 25 años, pero no lo sabemos con certeza. Tener datos en tiempo real sobre el rendimiento puede ayudar a informar a los usuarios sobre el momento óptimo de reemplazo. No es demasiado tarde, pero tampoco demasiado pronto, teniendo en cuenta el impacto medioambiental de los paneles solares usados. Queremos usarlos mientras funcionen bien”, dice Loonen.

Más información

Bin Meng, Roel Loonen, Jan Hensen, Performance variability and implications for yield prediction of rooftop PV systems – Analysis of 246 identical systems, Applied Energy.

(Variabilidad del rendimiento e implicaciones para la predicción del rendimiento de los sistemas fotovoltaicos en tejados: análisis de 246 sistemas idénticos )

Fuente: Universidad Tecnologica de Eindhoven