¿Por qué un panel solar puede producir menos energía aunque reciba sol?

Que un panel solar esté recibiendo luz solar no significa necesariamente que esté produciendo toda la energía que podría generar. La producción fotovoltaica depende de diferentes factores que afectan al rendimiento del panel y del conjunto de la instalación.

La temperatura, las sombras, la orientación, la suciedad, la irradiancia, la ventilación, el estado del panel y hasta la configuración del inversor pueden hacer que la producción sea inferior a la esperada.

Por eso, cuando una instalación solar en España genera menos energía de la habitual, no siempre significa que exista una avería. En muchos casos, la reducción puede explicarse por las condiciones de funcionamiento.

¿Un panel solar produce electricidad cada vez que recibe Sol?

Sí, pero la cantidad de electricidad que produce puede variar considerablemente.

Un panel fotovoltaico transforma la radiación solar en electricidad mediante sus células fotovoltaicas. Sin embargo, la potencia indicada en la ficha técnica se obtiene bajo unas condiciones de ensayo estándar (STC) concretas.

Estas condiciones no representan necesariamente las condiciones reales que encontrará el panel instalado sobre un tejado.

En una instalación real pueden existir:

• Temperaturas elevadas.
• Diferentes niveles de irradiancia.
• Sombras parciales.
• Suciedad.
• Orientaciones distintas.
• Pérdidas eléctricas.
• Pérdidas por temperatura.
• Desajustes entre módulos.
• Limitaciones del inversor.

Por eso, un panel de 500 W no necesariamente estará produciendo 500 W durante todas las horas de Sol.

¿Qué son las condiciones STC?

Las condiciones STC se utilizan para comparar el rendimiento de diferentes módulos fotovoltaicos bajo unas condiciones de referencia.

Entre las condiciones estándar se encuentra una irradiancia de 1.000 W/m², una temperatura de célula de 25 °C y una masa de aire de AM 1,5.

Esto significa que cuando una ficha técnica indica que un panel tiene una potencia máxima de 500 Wp, esa cifra corresponde a unas condiciones de ensayo determinadas.

En una instalación real, las condiciones pueden ser muy diferentes.

La temperatura puede reducir la producción

Uno de los factores más importantes es la temperatura de las células solares.

Puede parecer contradictorio, pero que haya mucho Sol no significa que el panel vaya a funcionar a su máxima potencia.

Cuando la temperatura de las células aumenta, normalmente disminuye la tensión del módulo y, como consecuencia, también puede reducirse su potencia máxima.

Esto es especialmente importante durante los días muy calurosos de verano.

Un panel puede estar recibiendo una gran cantidad de radiación solar y, al mismo tiempo, producir menos potencia que en unas condiciones más frescas.

¿Por qué un panel caliente produce menos?

Los paneles solares tienen un coeficiente de temperatura de potencia que indica cuánto cambia su potencia cuando aumenta o disminuye la temperatura de la célula respecto a una temperatura de referencia.

Por ejemplo, si un módulo tiene un coeficiente de temperatura de -0,30 %/°C, significa que su potencia disminuye aproximadamente un 0,30 % por cada grado Celsius que aumenta la temperatura de la célula respecto a la referencia.

Por eso, al comparar la producción de un panel en invierno y en verano, no basta con observar las horas de Sol.

La temperatura también tiene un papel importante.

La irradiancia no es lo mismo que la luz visible

Otro factor fundamental es la irradiancia solar.

La irradiancia representa la potencia de radiación solar que llega a una superficie y normalmente se expresa en W/m².

Aunque el cielo parezca luminoso, la irradiancia puede ser inferior a la que se alcanza en condiciones óptimas.

Por ejemplo, pueden reducirla:

• Nubes.
• Calima.
• Niebla.
• Polvo atmosférico.
• Lluvia.
• Mala orientación.
• Sombras.
• Atmósfera cargada de partículas.

Por tanto, ver el Sol no garantiza que el panel esté recibiendo la irradiancia necesaria para alcanzar su potencia máxima.

Las sombras pueden afectar mucho a la producción

Las sombras son uno de los problemas más importantes en una instalación fotovoltaica.

Una sombra pequeña sobre una parte del panel puede reducir la producción del módulo y, dependiendo de cómo estén conectados los módulos, también afectar a otros paneles del mismo string.

Las sombras pueden proceder de:

• Chimeneas.
• Antenas.
• Árboles.
• Edificios cercanos.
• Muros.
• Barandillas.
• Otros paneles.
• Elementos de la propia cubierta.

Por eso es importante realizar un estudio de sombras antes de instalar los paneles.

¿Qué ocurre con las sombras parciales?

Los paneles fotovoltaicos están formados por múltiples células conectadas entre sí.

Cuando algunas células reciben menos radiación que las demás, el comportamiento eléctrico del módulo puede verse afectado.

Los paneles modernos incorporan diodos bypass, que ayudan a reducir el impacto de determinadas sombras parciales, pero no eliminan completamente sus efectos.

Una instalación con sombras recurrentes puede producir considerablemente menos energía que otra instalación idéntica situada en una cubierta sin obstáculos.

La orientación también influye

La orientación del panel determina cómo recibe la radiación solar a lo largo del día.

En España, la orientación y la inclinación deben analizarse teniendo en cuenta la ubicación concreta y el perfil de consumo.

Una instalación puede producir una cantidad de energía adecuada aunque los paneles no estén orientados de manera óptima, pero la distribución de la producción durante el día puede cambiar.

Por ejemplo, una orientación más hacia el este puede favorecer la producción durante la mañana, mientras que una orientación hacia el oeste puede desplazar parte de la generación hacia la tarde.

¿Una orientación diferente significa que el panel está funcionando mal?

No.

Un panel orientado hacia una dirección diferente puede seguir funcionando correctamente.

Lo que cambia es la cantidad de radiación que recibe a lo largo del día.

Por eso, al analizar una instalación fotovoltaica no se debe comparar solamente la potencia instantánea del panel. También hay que observar la energía generada durante el día, el mes y el año.

La inclinación del panel también afecta

El ángulo con el que incide la radiación solar sobre el panel influye en la cantidad de energía que puede captar.

Una inclinación inadecuada puede reducir la producción anual, aunque el panel siga recibiendo Sol.

En España, la inclinación óptima depende de la ubicación, orientación y objetivo del proyecto.

Además, una instalación sobre una cubierta inclinada puede adaptarse a la pendiente existente en lugar de buscar necesariamente un ángulo teórico perfecto.

La suciedad reduce la producción

Los paneles solares están expuestos continuamente al ambiente.

Con el tiempo pueden acumular:

• Polvo.
• Polen.
• Hojas.
• Excrementos de aves.
• Arena.
• Contaminación.
• Restos de cal.
• Otros residuos.

Esta suciedad puede impedir que una parte de la radiación llegue correctamente a las células fotovoltaicas.

La reducción dependerá de la cantidad y tipo de suciedad acumulada.

¿La lluvia limpia los paneles?

La lluvia puede ayudar a eliminar parte del polvo, pero no siempre consigue limpiar completamente los módulos.

Además, en determinadas zonas puede quedar suciedad después de la lluvia, especialmente cuando se combina agua con polvo o partículas ambientales.

Por eso, en algunas instalaciones puede ser recomendable realizar revisiones y limpiezas periódicas.

Las pérdidas eléctricas también importan

La energía generada por los paneles debe recorrer diferentes componentes antes de llegar a las cargas.

Durante este proceso pueden producirse pérdidas en:

• Cableado.
• Conectores.
• Protecciones.
• Inversor.
• Baterías, si existen.
• Cuadros eléctricos.

Aunque cada pérdida individual pueda parecer pequeña, el conjunto puede afectar al rendimiento global de la instalación.

¿Puede el cableado hacer que un panel produzca menos?

El cableado no cambia la capacidad física del panel, pero puede provocar pérdidas de energía entre los módulos y el resto del sistema.

Uno de los factores que influye es la resistencia eléctrica del conductor.

Cuanto mayor sea la corriente y la distancia recorrida, mayor puede ser la pérdida asociada al cableado si la sección no está correctamente dimensionada.

Por eso es importante seleccionar una sección de cable adecuada para la corriente, longitud y tensión del circuito.

El inversor puede limitar la producción

El inversor también puede ser responsable de que la potencia observada sea inferior a la potencia instalada.

Esto no significa necesariamente que esté funcionando mal.

Los inversores tienen una potencia máxima de salida.

Por ejemplo, si una instalación dispone de 6 kWp de paneles y un inversor de 5 kW, puede existir un momento en el que los paneles tengan capacidad para producir más de 5 kW, pero el inversor limite la potencia que entrega en AC.

Este fenómeno se conoce como clipping o recorte de potencia.

¿Es malo tener más potencia fotovoltaica que potencia de inversor?

No necesariamente.

Es habitual diseñar instalaciones en las que la potencia pico de los módulos sea superior a la potencia nominal del inversor.

Esto puede permitir aprovechar mejor las primeras y últimas horas del día y momentos de menor irradiancia.

Sin embargo, el sobredimensionamiento debe mantenerse dentro de los límites establecidos por el fabricante del inversor.

La degradación del panel también reduce la producción

Los módulos fotovoltaicos no mantienen exactamente la misma capacidad de generación durante toda su vida útil.

Con el paso del tiempo pueden experimentar una degradación progresiva.

Los fabricantes suelen especificar una garantía de potencia que indica el rendimiento mínimo esperado del módulo después de determinados años de funcionamiento.

Por eso, un panel con varios años de uso puede producir algo menos que cuando era nuevo.

¿Qué es la degradación anual?

La degradación anual representa la pérdida de capacidad de generación del módulo a lo largo del tiempo.

Por ejemplo, si un fabricante establece una determinada tasa de degradación, el panel irá reduciendo progresivamente su potencia disponible.

La magnitud exacta depende de la tecnología y del modelo.

Por eso es importante revisar la garantía de potencia del panel antes de comparar diferentes productos.

Los paneles también pueden presentar defectos

En algunos casos, una reducción de producción puede estar relacionada con un problema físico o eléctrico.

Algunos ejemplos son:

• Células dañadas.
• Microfisuras.
• Problemas de encapsulado.
• Delaminación.
• Puntos calientes.
• Conectores deteriorados.
• Problemas en las cajas de conexión.
• Diodos bypass defectuosos.

Estos problemas no siempre son visibles a simple vista.

Cuando la reducción de producción es anormal o afecta únicamente a determinados módulos, conviene realizar una revisión técnica.

¿Qué son los puntos calientes?

Los hot spots o puntos calientes son zonas del módulo que pueden alcanzar temperaturas superiores a las del resto del panel debido a determinadas condiciones eléctricas.

Pueden estar relacionados con sombras, defectos de células, conexiones deficientes u otros problemas.

Además de reducir el rendimiento, un punto caliente puede provocar daños en el módulo si la situación persiste.

El desajuste entre paneles puede afectar al sistema

No todos los paneles producen exactamente lo mismo.

Incluso dos módulos del mismo modelo pueden presentar pequeñas diferencias de comportamiento.

Cuando varios paneles están conectados en un mismo string, las características eléctricas de los módulos deben ser compatibles.

Diferencias importantes entre módulos pueden provocar pérdidas por mismatch o desajuste.

¿Qué ocurre si mezclo paneles diferentes?

Es posible hacerlo en determinados diseños, pero requiere analizar cuidadosamente las características eléctricas.

No se deben conectar paneles de diferentes características sin comprobar:

• Voc.
• Vmp.
• Isc.
• Imp.
• Potencia.
• Coeficientes de temperatura.
• Número de módulos.
• Configuración de strings.
• Rango MPPT del inversor.

Una mala configuración puede reducir el rendimiento y generar problemas de funcionamiento.

El MPPT también influye

Los inversores fotovoltaicos utilizan sistemas MPPT (Maximum Power Point Tracking) para buscar continuamente el punto de funcionamiento en el que los paneles pueden entregar la mayor potencia disponible bajo las condiciones existentes.

Cuando existen diferentes orientaciones o inclinaciones, puede ser importante disponer de entradas MPPT independientes.

De esta manera, diferentes grupos de paneles pueden trabajar en condiciones eléctricas más adecuadas.

¿Puede un panel producir menos por estar demasiado cerca del tejado?

Sí, indirectamente.

Los paneles se calientan durante su funcionamiento y necesitan disipar parte de ese calor.

Si existe una cámara de aire adecuada entre el módulo y la cubierta, puede favorecerse la ventilación por la parte posterior.

Una instalación con poca ventilación puede alcanzar temperaturas de operación más elevadas y sufrir mayores pérdidas térmicas.

Por eso, la estructura de montaje también influye en el rendimiento.

¿Qué ocurre en los días nublados?

Los paneles siguen produciendo electricidad cuando el cielo está nublado, pero normalmente la irradiancia disponible es menor.

Por tanto, la potencia generada puede disminuir considerablemente respecto a un día despejado.

Sin embargo, no es necesario que haya Sol directo sobre el panel para que exista generación.

La radiación difusa también puede contribuir a la producción.

¿Por qué dos días soleados pueden tener producciones diferentes?

Porque las condiciones no son exactamente iguales.

Dos días con cielo despejado pueden presentar diferencias en:

• Temperatura.
• Irradiancia.
• Nubosidad puntual.
• Polvo atmosférico.
• Orientación solar.
• Temperatura del módulo.
• Consumo de la instalación.
• Limitaciones del inversor.

Por eso, comparar solamente las horas de Sol no es suficiente para determinar si una instalación está funcionando correctamente.

¿Cómo saber si un panel está produciendo menos de lo normal?

Lo primero es observar los datos de producción.

Los sistemas de monitorización permiten consultar:

• Potencia instantánea.
• Energía diaria.
• Energía mensual.
• Energía anual.
• Producción por inversor.
• Producción por string, según el sistema.
• Estado del inversor.
• Alarmas.

Si la producción disminuye progresivamente o existe una diferencia importante respecto a módulos similares, puede ser necesario investigar la causa.

¿Cómo detectar una caída anormal de producción?

Una forma sencilla consiste en comparar el comportamiento actual con el histórico.

Por ejemplo, si una instalación producía regularmente cierta cantidad de energía en condiciones similares y de repente presenta una caída importante, puede existir un problema.

También es útil comparar:

Producción esperada vs. producción real

teniendo en cuenta las condiciones meteorológicas.

Una reducción pequeña puede ser completamente normal, mientras que una caída repentina y persistente merece una revisión.

¿Qué herramientas pueden utilizarse para revisar los paneles?

Dependiendo del nivel de diagnóstico necesario, pueden utilizarse:

• Monitorización del inversor.
• Medición eléctrica.
• Pinza amperimétrica.
• Multímetro.
• Analizador fotovoltaico.
• Cámara termográfica.
• Inspección visual.
• Sistemas de monitorización por módulo.

La termografía, por ejemplo, puede ayudar a identificar determinados puntos calientes o diferencias de temperatura que no son evidentes visualmente.

¿Cómo mejorar la producción de una instalación fotovoltaica?

No existe una única solución.

Primero hay que identificar qué está provocando la reducción.

Algunas medidas pueden ser:

• Limpiar los módulos.
• Eliminar sombras cuando sea posible.
• Revisar conexiones.
• Comprobar strings.
• Revisar el inversor.
• Mejorar la ventilación posterior.
• Corregir configuraciones eléctricas.
• Revisar módulos con comportamiento anormal.
• Sustituir componentes defectuosos.

La solución dependerá de la causa concreta.

¿Qué factores debes revisar si tu instalación produce menos?

Si observas una producción inferior a la habitual, puedes revisar:

1. Sombras

Comprueba si algún árbol, edificio o elemento está proyectando sombra sobre los módulos.

2. Suciedad

Revisa si existe acumulación importante de polvo, hojas o residuos.

3. Temperatura

Ten en cuenta que los módulos calientes pueden producir menos potencia.

4. Orientación e inclinación

Comprueba si la posición de los paneles es adecuada para el proyecto.

5. Inversor

Revisa si existen alarmas o si se está alcanzando el límite de potencia del equipo.

6. Strings

Comprueba que las cadenas fotovoltaicas funcionen correctamente.

7. Cableado y conexiones

Una conexión defectuosa puede provocar pérdidas o incluso interrumpir la generación de un string.

8. Degradación

En instalaciones antiguas, considera la degradación natural de los módulos.

¿Cuándo debería preocuparme?

Una reducción de producción no siempre indica un problema.

Es normal que la generación cambie durante el año debido a las condiciones meteorológicas y estacionales.

Sin embargo, conviene solicitar una revisión técnica cuando:

• La producción cae de manera repentina.
• Un string produce mucho menos que los demás.
• Un panel presenta un comportamiento anormal.
• El inversor muestra alarmas.
• Aparecen errores recurrentes.
• La producción disminuye sin una explicación meteorológica.
• Se observan daños físicos en los módulos.
• Existen diferencias importantes entre módulos similares.

Conclusión

Que un panel solar reciba Sol no significa que vaya a producir siempre su potencia nominal. La generación fotovoltaica depende de un conjunto de factores que cambian constantemente.

La temperatura, irradiancia, sombras, orientación, inclinación, suciedad, ventilación, pérdidas eléctricas, configuración del inversor, desajustes entre módulos y degradación pueden afectar a la energía generada.

Por eso, para evaluar correctamente una instalación fotovoltaica en España es importante analizar no solamente la potencia instantánea, sino también la producción energética a lo largo del tiempo y las condiciones en las que se ha generado.

Si una instalación produce menos de lo esperado de forma puntual, puede ser completamente normal. En cambio, una caída repentina, persistente o localizada en determinados módulos o strings puede indicar que existe un problema que debe revisarse.

Un buen diseño, una correcta instalación y un mantenimiento periódico permiten aprovechar mejor la radiación solar disponible y mantener el rendimiento del sistema durante muchos años.