Certificación de paneles solares fotovoltaicos

Por otro lado, la seguridad del abastecimiento energético, es otro factor que coloca en una situación reforzada la gestión de la energía a escala regional y local (Ayuntamientos y Gobiernos Autónomos), frente a otros ámbitos competenciales. La estabilidad o incluso la disminución del consumo energético industrial, se ha visto contrarrestado, con diferencia, por el aumento del consumo en los hogares, en el sector terciario y en los municipios, reflejo del paso de una economía industrial a una economía de servicios.

El uso de la energía solar fotovoltaica, surgió en principio como solución en aplicaciones aisladas de la red eléctrica, pero desde hace unos años la incorporación de esta tecnología al entorno urbano está facilitando su difusión y desarrollo, debido a que es la única que puede producir, a partir de una fuente renovable, electricidad allí donde se consume, evitando el transporte masivo de esta con el gran coste que conlleva. En este sentido, el Instituto de Tecnología Eléctrica (ITE), trabaja en nuevas líneas de investigación que puedan desarrollar nuevos productos basados en la energía fotovoltaica, mejorando su integración en los entornos urbanos.

Una instalación fotovoltaica, básicamente, está compuesta por paneles fotovoltaicos, y un sistema de alamacenamiento de energía en las instalaciones aisladas, acumulándose la electricidad generada en corriente continua, para ser utilizada después como tal o conectando un inversor estático que convierta la corriente continua en alterna. La experiencia indica que este tipo de instalaciones tienen elevados períodos de vida útil, entre 20 y 30 años.

Si nos centramos en la parte más crítica, el panel, los datos más importantes que se utilizan en el cálculo de una instalación en la que intervienen paneles fotovoltaicos, destacan las curvas características (Figura 1) I-V (corriente tensión) y P-V (potencia tensión) de dichos paneles. Con ellas se calcula el punto de trabajo poniendo la debida atención en la corriente de cortocircuito, la tensión en vacío, el punto de máxima potencia o el rendimiento. Así por tanto, estos datos, nos proporcionarán la base de cálculo para determinar el fin último del proyecto, es decir, conocer la inversión a realizar para tener una potencia dada, la capacidad de generación, la producción eléctrica del conjunto y por tanto, el periodo de amortización.

Podemos ver las curvas de corriente-tensión y de potencia-tensión, obtenidas de un ensayo y, como la característica de los paneles fotovoltaicos, produce un máximo de potencia en el codo de caída de corriente.

También se ha avanzado rápidamente en el establecimiento de normativa de ensayo para la certificación de la calidad y características energéticas que aportan los paneles, detallando así las especificaciones nominales del fabricante. Si hemos de destacar alguna de las herramientas que empieza a imponerse a nivel mundial, tenemos los generadores de espectro solar que recrean la condiciones de la emisión solar para la caracterización energética de los paneles (potencia entregada por módulo, rendimientos alcanzados, tensiones de salida,etc..) manteniendo estables más condiciones de ensayo estándar impuestas por la normativa internacional. Estos equipos incorporan un célula de referencia calibrada que permite establecer un sistema trazable de medida, y así obtener un sistema de evaluación estable independiente del lugar y momento de su realización.

La caracterización eléctrica de las celdas se realiza mediante iluminación, reproduciendo de manera controlada, la radiación solar con lámparas de arco Hg/Xe como fuente de alimentación y realizando medidas mediante espectroscopia óptica por absorción. La curva corriente-tensión (I-V) del dispositivo se obtiene mediante la variación automática de las cargas que soporta el panel, todo ello coordinado con un sistema de adquisición de datos.

Todo ello, puesto que no hay que olvidar que los valores eléctricos que aparecen en las hojas de características de los diferentes fabricantes, están determinados en condiciones estándar de medida (CEM o STC en inglés) que se corresponden con una irradiancia solar de 1.000 W/m2 con espectro AM 1,5 (Figura 2) y una temperatura de célula de 25 ºC.

Para la puesta en el mercado de los panales solares, hace falta superar otros muchos ensayos que certifican que el dispositivo está preparado para: operar correctamente en las condiciones climatológicas, asegurar un ciclo de vida adecuado, no suponer riesgos para las personas y poseer una terminación correcta. Si los describimos someramente, encontramos que el ensayo de aislamiento, determinará mediante la aplicación de tensiones elevadas si el módulo presenta un aislamiento correcto entre los conductores y el marco. El ensayo de exposición exterior nos aporta información sobre la degradación del módulo, siendo determinante en la estimación del comportamiento futuro de los materiales aislantes del módulo o la variación de potencia que podría producirse. Otra prueba determinante para caracterizar un módulo fotovoltaico, es el ensayo de ciclos térmicos, que mediante la exposición a ciclos de cambios de temperatura repetitivos (entre +85ºC y –40ºC) informa de la capacidad del panel de soportar las tensiones producidas por estos cambios y la fatiga de los materiales que lleva asociada. En esta línea existen más ensayos como son, el ensayo de exposición a la radiación ultravioleta para determinar la capacidad del dispositivo de aguantar estas radiaciones, el ensayo de choque térmico, el de calor húmedo (alcanzando temperaturas de 80ºC con un 85% de humedad relativa) o el de resistencia al granizo, donde se somete al módulo a un granizo con bolas de hielo de hasta 35mm de diámetro y con velocidades entre 16 y 27,2 m/s.

Aparte de estos ensayos, se realizan otros de carácter más mecánico, como son los ensayos de torsión, de carga mecánica, de formación de puntos calientes, robustez de los terminales, etc. que nos aportan información muy valiosa de la capacidad del módulo para resistir condiciones severas durante su funcionamiento, sin producir su rotura o mal funcionamiento.

Los ensayos detallados anteriormente, son pruebas que necesitan una elevada dedicación de medios técnicos, ya que por ejemplo los de ciclos térmicos requieren la realización de 200 ciclos de unas 6h. de duración o la necesidad de 1000h. de ensayo para la realización del de calor húmedo.

El ITE cuenta con un equipo de trabajo, altamente cualificado y los medios técnicos necesarios, para la caracterización energética de celdas y módulos fotovoltaicos, lo que permite ensayar los productos que se ofrecen en el mercado. Además como centro tecnológico, trabajamos para poner al servicio de las empresas las últimas tecnologías existentes en el mercado y permitir el acceso a nuevos servicios que de otra manera resultan inaccesibles para la mayoría de las PYME españolas. En este sentido, seguimos trabajando en ampliar nuestra oferta en el sector de las tecnologías limpias, intentando facilitar y agilizar los pasos necesarios para la obtención de productos cada vez de mayor calidad certificada.