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Rendimiento de los paneles solares térmicos y fotovoltaicos

Cuando nos disponemos a instalar paneles solares termicos o fotovoltaicos en nuestra vivienda debemos tener en cuenta varios factores pero en el que más nos debemos enfocar es, en el rendimiento del panel solar o la eficiencia de los paneles solares. Con esto nos queremos enfocar en la cantidad de radiación que es posible almacenar en una instalación solar ya sea fotovoltaica o térmica. Pero sobre todo, cuanta de esa radiación se suministra para ofrecer el suministro de electricidad o agua caliente en nuestra vivienda. En el siguiente artículo te ofrecemos datos de gran interes y de los rendimientos que podremos obtener con dicha instalación
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Fuente de la imagen: ©by-studio - Fotolia.com

Radiación solar en España

España no solamente es un País que cuenta con un clima espectacular en la mayoría de sus regiones, sino también, un país que cuenta con muchas horas solares. Esta cantidad de horas solares (rayos solares) tiene grandes ventajas si hablamos específicamente de la radiación solar, pero lo más probable es que te preguntes:

¿Qué es la radiación solar?

La radiación solar es el conjunto de radiaciones electromagnéticas emitidas por el Sol. El Sol es una estrella que se encuentra a una temperatura media de 6000 K (5727 °Celsius) en cuyo interior tienen lugar una serie de reacciones de fusión nuclear que producen una pérdida de masa que se transforma en energía. Esta energía liberada por el Sol se transmite al exterior mediante la radiación solar.

El Sol se comporta prácticamente como un cuerpo negro, el cual emite energía siguiendo la ley de Planck a la temperatura ya citada. La radiación solar se distribuye desde el infrarrojo hasta el ultravioleta. No toda la radiación alcanza la superficie de la Tierra, porque las ondas ultravioletas más cortas son absorbidas por los gases de la atmósfera. La magnitud que mide la radiación solar que llega a la Tierra es la irradiancia, que mide la potencia que por unidad de superficie alcanza a la Tierra. Su unidad es el W/m².

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Una vez que ya conocemos de que se trata la radiación solar, debemos enfocarnos al atlas solar en nuestro País.

Atlas de radiación solar en España utilizando datos del SAF de Clima de EUMETSAT

El objetivo de este Atlas es disponer de una referencia actualizada del promedio de la radiación solar que llega a la superficie terrestre en España con una alta resolución espacial. Los datos de partida son los productos satelitales obtenidos por el CM-SAF (Climate Satellite Application Facilities) de la agencia para la explotación de los satélites meteorológicos europeos, EUMETSAT, en su faceta de vigilancia del clima. El documento contiene su validación frente a una serie de estaciones de referencia de la Red Radiométrica Nacional de AEMET con objeto de proporcionar una estimación de su incertidumbre.


Fuente de la imagen: AEMET. Irradiancia Global media [1983-2005] (Kwh m-2 dia-1)

Son destacables las siguientes características generales en cuanto a la irradiancia incidente en España:

  • Existe un marcado gradiente latitudinal de irradiancia global y directa en la península Ibérica con valores máximos en Andalucía y Murcia, mínimos en la costa norte de Galicia, norte de la cordillera Cantábrica, País Vasco y la Rioja y valores intermedios en el centro peninsular.
  • La meseta Norte recibe menor cantidad de radiación que la meseta Sur con un importante gradiente en el Sistema Central. Es destacable, sin embargo un máximo secundario de irradiancia al norte de Ávila y nordeste de Salamanca.
  • El Valle del Ebro registra también valores significativos de irradiancia.
  • Asimismo es relevante el importante aumento en la irradiancia S observado hacia el sur de Sierra Morena y Sistema Bético, con los valores máximos peninsulares registrados en las zonas costeras del golfo de Cádiz, valle del Guadalquivir y las provincias orientales andaluzas. La cantidad de radiación disminuye únicamente en los sistemas orográficos en Cádiz, oeste de la provincia de Málaga, Sierra Nevada y Sierra de Cazorla.
  • En la costa mediterránea existe un nítido contraste norte-sur más acusado en la Comunidad Valenciana y costa norte de Cataluña.
  • Los valores mínimos de radiación se registran durante todo el año en la zona que comprende el norte de Galicia, Cantabria, Asturias y País Vasco, especialmente en el norte de Galicia y País Vasco durante los meses de Diciembre a Febrero.
  • Un rasgo notable es que durante la primavera, existe un máximo de energía radiativa al nordeste del mar de Alborán, siendo las provincias del sudeste peninsular las que reciben mayor cantidad de radiación.

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Fuente imagen: AEMET. Irradiancia Global media Primavera [1983-2005] (Kwh m-2 dia-1)

  • Sin embargo, este máximo se va desplazando lentamente hacia el oeste a medida que nos acercamos al verano, de manera que en el mes de mayo se puede apreciar la existencia de otro máximo en el golfo de Cádiz con valores importantes de radiación también en el suroeste peninsular. Ya en el mes de junio el máximo radiativo más marcado pasa a ser el situado en el suroeste peninsular, registrándose los valores máximos de irradiancia en Huelva, Cádiz y suroeste de Sevilla.

Irradiancia Global media Mayo_Junio

Fuente de la imagen: AEMET. Irradiancia Global media Mayo-Junio [1983-2005] (Kwh m-2 dia-1)

  • Durante los meses de julio y agosto este máximo en el suroeste se extiende de forma muy importante hacia el norte, siendo los valores máximos los recibidos en Extremadura y norte de Toledo. Esta característica se aprecia claramente en el mapa de irradiancia directa de julio. De hecho, en la figura que muestra la radiación recibida ordenada en orden decreciente para las distintas capitales de provincia, se evidencia que durante los meses de julio y agosto las ciudades de Cáceres, Badajoz, Huelva y Cádiz reciben más cantidad de irradiancia global que Almería y Murcia.

Fuente de la imagen: AEMET. Irradiancia Global media Julio-Agosto [1983-2005] (Kwh m-2 dia-1)

  • Hasta el mes de septiembre, el máximo radiactivo se mantiene al suroeste peninsular y es en el mes de octubre cuando la situación se reequilibra y la distribución radiactiva vuelve a ser simétrica.

Fuente de la imagen: AEMET. Irradiancia Global media Septiembre [1983-2005] (Kwh m-2 dia-1)

Fuente de la información: AEMET

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Rendimiento solar: Electricidad y agua caliente

Uno de los principales usos que le podemos dar a la energía que producen los rayos solares, es la generación de electricidad y calentamiento del agua sanitaria en los hogares. Con instalaciones precisas para dichos servicios, podemos cubrir hasta un 97% del consumo necesario.

Sin embargo, debemos destacar que, esto dependerá mucho del tipo de instalación que tengamos, de la cantidad de paneles solares, del rendimiento del panel solar en si y de la eficiencia de los paneles solares. Por esta misma razón, es aconsejable el asesoramiento con técnicos especialistas para una evaluación a fondo acerca del rendimiento del panel solar que obtendremos y que podremos destinar para el consumo de electricidad y de agua caliente.

Rendimiento solar para energía solar térmica: rendimiento captadores solares térmicos

La relación entre la totalidad de radiación recibida y el aprovechamiento efectivo trasmitido al absorbedor del captador solar constituye la eficiencia de los paneles solares. Así la conversión de energía radiante del Sol en energía térmica lleva asociada una pérdidas por radiación, convección y conducción que determinan el rendimiento del sistema de captación.

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Fuente de la imagen: ©tuoptometrista.com

El rendimiento (η) quedará determinado por esta diferencia

η = η0 - k1·(Tm - Ta)/I

donde:

η0 = rendimiento del panel solar óptico.

Denominado por los fabricantes como factor de eficiencia de los paneles solares, o factor de ganancia o como rendimiento del panel solar óptico, los catálogos del producto han de informar de sus características.

Tm = temperatura interior del colector (temp. flujo)

Ta = temperatura exterior (ambiental)

I = radiación incidente total sobre el colector (W/m²)

k1 = factor de corrección por pérdidas térmicas expresado como

k1 = [kg acumulación /(75 Sc )]–0,25

También las condiciones técnicas del fabricante deben indicar cuál es el factor de pérdidas o coeficiente de pérdidas del producto.

Dicha curva η, la podemos simplificar a la ecuación de una recta:

η= η0 – k1· X

Donde k1 corresponde al coeficiente de pérdidas lineal y constituye la pendiente de la recta.

Siendo X la relación entre la diferencia de temperaturas y la irradiancia: (Tm – Ta)/I , y sustituyendo en la fórmula del rendimiento del panel solar (η) :

η= η0 – k1·(Tm-Ta)/I

¿Te parece interesante la información que te ofrecemos? ¿Estas pensando en instalar paneles solares?, pues nosotros te podemos ayudar a conseguir presupuestos para tu proyecto.

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Tipos de paneles solares

Existen dos tipos de paneles solares: los paneles solares fotovoltaicos, que generan electricidad por reacciones químicas, y los paneles solares térmicos, aquellos que utilizan la energía del sol para calentar agua, y permiten utilizar el agua caliente para la obtención de energía o para su uso domestico.

La instalación de paneles solares fotovoltaicos fue el primer sistema de generación electrica que confirmó que efectivamente se puede abastecer una zona con la generación de energía procedente del sol, en este caso la energía solar fotovoltaica.

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Rendimiento de los paneles solares

La eficiencia de los paneles solares varia considerablemente. Solamente en condiciones excepcionales un módulo rinde la energía anunciada por el fabricante. En la vida real, aunque en las mejores condiciones bajo el sol del medio día, un panel puede producir solamente entre 75% y 85% de su capacidad nominal.

Hay varias razones y una causa es la forma de medir. Los valores de los módulos anunciados por los fabricantes se mide momentaneamente con un flash, usando el estándar STC (Standard Test Conditions). Esta forma permite un control durante la fabricación, pero no refleja el rendimiento del panel solar instalado en la intemperie. El video más abajo de la página muestra esta forma de medir con un flash en el minuto 3:40 en adelante.

Rendimiento solar para energia solar fotovoltaica

Teniendo únicamente en cuenta la clasificación de las placas solares (potencia de salida), resulta muy complicado saber cuánta electricidad producirá un panel solar para tu casa. Para poder hacerse una idea global y determinar cuánta energía generará una placa fotovoltaica debe de tener en cuenta todos las especificaciones que vienen incluidas en la ficha técnica del panel.

La cantidad de energía solar producida por un panel depende principalmente de la luz solar incidente y de las condiciones de temperatura a la que se encuentra sometido el panel, y en menor medida al resto de especificaciones técnicas. Debemos tener en cuenta la zona de sombras del tejado de la casa, su inclinación y su orientación, ya que estos tres factores determinan la cantidad de irradiación solar que recibirán los paneles fotovoltaicos.

Pero no solamente lo que hemos comentado anteriormente se refleja en el rendimiento del panel solar, también tenemos que tener en cuenta la ubicación geográfica ya que es uno de los factores determinantes. Un sistema de placas solares producirá mucho más en Murcia que en Asturias debido a la cantidad de sol que se recibe en cada provincia. Sin embargo, esto no quiere decir que una instalación de placas solares solo es rentable en Murcia; en Asturias también lo será pero en menor medida.

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Algunos paneles tienen una clasificación alta de potencia (W) pero simplemente porque son muy grandes, en lugar de ser tecnológicamente más eficientes. El panel de alta calidad en relación a la potencia es aquel que tiene una potencia de muchos W y ocupan el mismo espacio o menos que paneles de calidad inferior.

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Beneficios de contar con un sistema solar fotovoltaico



Ahorro de dinero
  • Supone un ahorro considerable en las facturas
  • Se puede lograr el abastecimiento de hasta un 90% y sin dependencia
  • El coste de la instalación no constituye un problema, dado que se amortizará con creces


Aumenta el valor de la propiedad
  • Aumenta el valor de las tasaciones
  • Al momento de vender el inmueble se podrá obtener mayor ganancia
  • Con una instalación de un sistema solar es más atractivo para el comprador - vendedor

Duración de los paneles solares
  • Son equipos que suelen ser muy duraderos
  • Se les calcula una vida útil de por lo menos 25 años
  • De bajo mantenimiento por la durabilidad de sus materiales

Energía limpia y silenciosa
  • Es un tipo de energía completamente limpia
  • Es silenciosa gracias al funcionamiento
  • Una de las energías del futuro



Mantenimiento mínimo
  • El mantenimiento es muy bajo
  • Los sistemas solares suelen estar fabricados para tiempo extremo
  • No suelen dañarse con regularidad
  • En la mayoría de los casos, basta con llevar a cabo las revisiones periódicas
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Este artículo ha sido redactado por: Christian Abele, redactor www.HogarSense.es