La forma más habitual de instalar paneles solares residenciales en Estados Unidos es a través de préstamos o arrendamientos a largo plazo, y los propietarios de viviendas suscriben contratos de 20 años o más. Pero, ¿cuánto duran los paneles y cuánto resisten?
La vida útil de los paneles depende de varios factores, como el clima, el tipo de módulo y el sistema de racking utilizado, entre otras consideraciones. Aunque no hay una “fecha de caducidad” específica para un panel, la pérdida de producción con el tiempo suele obligar a retirar los equipos. A la hora de decidir si mantener su panel en funcionamiento dentro de 20 o 30 años o buscar una actualización en ese momento, la mejor manera de tomar una decisión informada es controlar los niveles de producción.
Problemas de degradación
La pérdida de potencia con el paso del tiempo, llamada degradación, suele ser de un 0,5% anual, según el Laboratorio Nacional de Energías Renovables de Estados Unidos (NREL). Los fabricantes suelen considerar que entre 25 y 30 años es el momento en el que se ha producido la suficiente degradación como para considerar la sustitución de un panel. El estándar de la industria para las garantías de fabricación es de 25 años en un módulo solar, añade NREL. Teniendo en cuenta la tasa de degradación anual de referencia del 0,5%, un panel de 20 años es capaz de producir alrededor del 90% de su capacidad original.
La calidad de los paneles puede influir en los índices de degradación. NREL informa de que los fabricantes de primera calidad, como Panasonic y LG, tienen tasas de alrededor del 0,3% al año, mientras que algunas marcas se degradan hasta en un 0,8%. Al cabo de 25 años, estos paneles premium podrían seguir produciendo el 93% de su rendimiento original, y el ejemplo de mayor degradación podría producir el 82,5%.
Algunos fabricantes construyen sus paneles con materiales resistentes a la degradación inducida por el potencial (PID) en su vidrio, encapsulado y barreras de difusión. Una parte importante de la degradación se atribuye a ese fenómeno PID, un problema que experimentan algunos paneles, pero no todos. La PID se produce cuando el potencial de voltaje del panel y la corriente de fuga impulsan la movilidad de los iones dentro del módulo entre el material semiconductor y otros elementos del módulo, como el vidrio, el soporte o el marco. Esto hace que la capacidad de producción de energía del módulo disminuya, en algunos casos de forma significativa.
Además, todos los paneles sufren lo que se denomina degradación inducida por la luz (LID), en la que los paneles pierden eficiencia en las primeras horas de exposición al sol. La degradación inducida por la luz varía de un panel a otro en función de la calidad de las obleas de silicio cristalino, pero suele provocar una pérdida única de eficiencia del 1% al 3%, según el laboratorio de pruebas PVEL, PV Evolution Labs.
Condiciones meteorológicas
La exposición a las condiciones meteorológicas es el principal factor de degradación de los paneles. El calor es un factor clave tanto en el rendimiento del panel en tiempo real como en su degradación a lo largo del tiempo. El calor ambiental afecta negativamente al rendimiento y la eficiencia de los componentes eléctricos, según el NREL.
Según SolarCalculator.com, si se consulta la hoja de datos del fabricante, se puede encontrar el coeficiente de temperatura de un panel, que demostrará su capacidad de rendimiento a temperaturas más altas.
El intercambio de calor también impulsa la degradación a través de un proceso llamado ciclo térmico. Cuando hace calor, los materiales se expanden, y cuando la temperatura baja, se contraen. El coeficiente explica cuánta eficiencia se pierde por cada grado centígrado de aumento por encima de la temperatura estándar de 25 C. Por ejemplo, un coeficiente de temperatura de -0,353% significa que, por cada grado centígrado por encima de 25, se pierde el 0,353% de la capacidad total de producción.
En su estudio anual Module Score Card, PVEL analizó 36 proyectos solares operativos en la India, y descubrió impactos significativos de la degradación por calor. La degradación media anual de los proyectos fue del 1,47%, pero las instalaciones situadas en las regiones montañosas más frías se degradaron casi a la mitad, con un 0,7%.
El viento es otra condición meteorológica que puede causar algún daño a los paneles solares. El viento fuerte puede provocar la flexión de los paneles, lo que se denomina carga mecánica dinámica. Esto también provoca microfisuras en los paneles, lo que reduce la producción. Algunos soportes están optimizados para zonas con mucho viento, protegen los paneles de las fuertes fuerzas de elevación y limitan las microfisuras. Normalmente, la hoja de datos del fabricante proporciona información sobre los vientos máximos que puede soportar el panel. Una instalación adecuada puede ayudar a resolver los problemas relacionados con el calor. Los paneles deben instalarse unos centímetros por encima del tejado, para que el aire convectivo pueda fluir por debajo y enfriar el equipo. Se pueden utilizar materiales de color claro en la construcción de los paneles para limitar la absorción de calor. Y los componentes como los inversores, cuyo rendimiento es especialmente sensible al calor, deben situarse en zonas de sombra, sugiere CED Greentech.
Lo mismo ocurre con la nieve, que puede cubrir los paneles durante las tormentas más fuertes, limitando la producción. La nieve también puede provocar una carga mecánica dinámica, degradando los paneles. Normalmente, la nieve se desliza por los paneles, ya que son resbaladizos y se calientan, pero en algunos casos el propietario puede decidir quitar la nieve de los paneles. Esto debe hacerse con cuidado, ya que rayar la superficie de vidrio del panel tendría un impacto negativo en el rendimiento.
La degradación es una parte normal e inevitable de la vida de un panel. Una instalación adecuada, la retirada cuidadosa de la nieve y una limpieza del panel pueden ayudar a mejorar la producción, pero en última instancia, un panel solar es una tecnología sin partes móviles, que requiere muy poco mantenimiento.
Establecer normas
Para garantizar que un panel determinado tenga una larga vida útil y funcione según lo previsto, debe someterse a pruebas de certificación. Los paneles se someten a las pruebas de la Comisión Electrotécnica Internacional (CEI), que se aplican tanto a los paneles monocristalinos como a los policristalinos.
EnergySage dijo que los paneles que cumplen la norma IEC 61215 se someten a pruebas de características eléctricas como las corrientes de fuga en húmedo y la resistencia del aislamiento. También se someten a una prueba de carga mecánica, tanto de viento como de nieve, y a pruebas climáticas que comprueban su debilidad ante los puntos calientes, la exposición a los rayos UV, la humedad y el frío, el calor húmedo, el impacto del granizo y otras exposiciones al exterior.
También es habitual ver en la hoja de especificaciones de un panel el sello de Underwriters Laboratories (UL), que proporciona normas y pruebas. La norma IEC 61215 determina los parámetros de rendimiento de un panel en condiciones de prueba estándar, como el coeficiente de temperatura, la tensión en circuito abierto y la potencia máxima.
Tasas de fallo
La tasa de fallos de los paneles solares es baja. El NREL realizó un estudio de más de 50.000 sistemas instalados en Estados Unidos y 4.500 en todo el mundo entre los años 2000 y 2015. El estudio encontró una tasa media de fallos de 5 paneles de cada 10.000 anuales.
Los fallos de los paneles han mejorado notablemente con el paso del tiempo, ya que se descubrió que los sistemas instalados entre 1980 y 2000 presentaban una tasa de fallos que duplicaba la del grupo posterior al año 2000.
El tiempo de inactividad del sistema rara vez se atribuye a un fallo del panel. De hecho, un estudio realizado por kWh Analytics reveló que el 80% del tiempo de inactividad de las plantas solares se debe a fallos en los inversores. pv magazine analizará el rendimiento de los inversores en la próxima entrega de esta serie.
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