Respuesta fotovoltaica en días nublados

April 13, 2012
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¿CÓMO RESPONDEN LOS PANELES SOLARES EN LOS DÍAS NUBLADOS?

Entre los factores que afectan la producción eléctrica a partir de la luz están

  • Respuesta de la celda fotovoltaica a los colores
  • Estructura cristalina de la celda
  • Color del silicio
  • Composición y estructura del cristal que recubre la celda
  • Variaciones en el tipo y densidad de las nubes, y de los espacios entre ellas

Existen varios tipos de nubes, causantes de que el cielo presente diferentes tonalidades luminosas.  La sensación de luminosidad al ojo humano no está siempre directamente relacionada con la potencia proveniente de un panel solar para la misma luminosidad presente.

Se pueden comparar dos casos:  el de nubes bajas y cielo de color anaranjado, en que aparentemente hay menos luz pero es de un color más favorable para el módulo FV, y el de un cielo azul con nubes altas dispersas (cirro-cúmulos), en el que para la vista humana todo se ve muy claro, pero el panel solar recibe menos energía.

CONDICIÓN NUBES BAJAS DENSAS NUBES ALTAS DISPERSAS
ASPECTO TODO SE VE AMARILLENTO-NARANJA SE VEN LOS COLORES NATURALES
¿SE VE EL SOL? NO SE VE EL SOL

EL SOL APARECE OCASIONALMENTE

ENTRE LAS NUBES

¿SE VE EL CIELO? NO HAY ÁREAS VISIBLES DEL CIELO SE PUEDEN VER ZONAS DE CIELO AZUL ENTRE LAS NUBES
PRODUCCIÓN REAL A LO LARGO DEL TIEMPO ESTIMADO PUEDE AUMENTAR PUEDE    DISMINUIR

Esto no significa que siempre que hay nubes causantes de un tono naranja en el cielo aumenta la potencia, sino que con luz difusa (que el Sol no llega directamente al panel solar) la producción puede variar conforme al color predominante. La potencia producida además depende del tiempo que haya transcurrido en una u otra condición atmosférica. En el escenario de la segunda columna, aunque el entorno se vea aparentemente “más luminoso”, esta sensación es causada porque el ojo humano presenta una sensibilidad diferente. Nosotros vemos más “intensos” los tonos verde y verde-amarillo. El azul y el violeta tienen una energía intrínseca mayor que los otros colores visibles, pero el ojo humano puede ver con mucha más facilidad bajo una luz verde-amarillo que bajo una luz rojiza o naranja.

El color influye sobre la potencia producida según se ilustra en la gráfica siguiente, considerando iguales potencias para todas las longitudes de onda visibles:

RESPUESTA ESPECTRAL

RESPUESTA ESPECTRAL DE UNA CELDA FOTOVOLTAICA DE SILICIO

La forma de comprobar fácilmente el efecto del color sobre la producción consiste en iluminar un panel solar de tamaño pequeño con una lámpara cuyos colores sean controlables.  A continuación se muestra una tabla con los resultados de una prueba de laboratorio consistente en iluminar un módulo fotovoltaico de 10 W con una lámpara de 40 LED’s, únicamente para medir el efecto del color de la luz en el voltaje producido. El número 1 o 0 en la columna del color indica si estaba presente o no. La columna “color visible” señala el color que mostraría el ambiente en esas condiciones:

mVOLTS ROJO VERDE AZUL COLOR VISIBLE
897 0 1 0 VERDE
900 0 1 0 VERDE
983 0 0 1 AZUL
1049 1 0 0 ROJO
1091 0 1 1 VERDEAZUL
1100 0 1 1 VERDEAZUL
1170 1 1 0 AMARILLO
1186 1 0 1 VIOLETA
1190 1 0 1 VIOLETA
1193 1 0 1 VIOLETA
1260 1 1 1 BLANCO

¿PORQUÉ UNOS COLORES PRODUCEN MÁS ENERGÍA QUE OTROS?

  • Parte de los fotones o “partículas de luz” son reflejados por el polvo que cae sobre el panel solar
  • Fotones  reflejados por el vidrio protector
  • Una fracción de las “partículas luminosas” es reflejada si su color es cercano al de la celda FV
  • Algunos fotones son absorbidos por la misma celda pero parte de su energía se transforma en calor y no electricidad

Así, se presentan situaciones como las dos siguientes, en las que se tomaron fotos de las nubes al mismo tiempo que se registró la producción instantánea de un sistema con 1105 Wp:

  • En la que la luz difusa es más intensa aunque el Sol no se ve porque las nubes cubren todo el cielo, el sistema producía 620 W en esa condición.
  • En la que hay espacios entre las nubes, pero aunque el Sol aparece esporádicamente, la producción total acumulada en el día es menor, 340 W.

En próximos artículos explicaremos con más detalle cómo funcionan los módulos fotovoltaicos y de qué forma se pueden utilizar con más eficiencia.

Información obtenida entre otras fuentes de:

http://www.nrel.gov/rredc/
http://gcep.stanford.edu
http://www1.eere.energy.gov
http://solarsystem.nasa.gov/

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