Ya desarrollado el mercado de los paneles solares fotovoltaicos, debido a la abundancia de pruebas realizadas por científicos, tanto dentro de las empresas como por parte del sector público investigativo, se han creado metodologías a seguir para medir y comparar las tasas (%) de eficiencia de la amplia gama de productos relacionados. Existen varias maneras de comparar los paneles solares, pero predominantemente, el proceso se basa en las condiciones de prueba de desempeño (PTC, siglas en inglés) y en las condiciones estándares de prueba (STC, también en inglés).
A su vez, las condiciones de la producción de poder en corriente directa (DC, siglas en inglés) son clasificadas bajo las condiciones de prueba de Fotovoltaicos para Aplicaciones a Escala de Utilidad (PVUSA, por sus siglas en inglés), término que se utiliza inter-cambiantemente con el PTC:
- Irradiación Solar de 1,000 vatios (i.e. “watts”) por metro cuadrado (W/m2, en inglés).
- Temperatura del Aire a 25°C o de 77°F.
- Velocidad del Viento de un metro por segundo (m/s) o de 10 metros (m) cuando se encuentra por encima del nivel del suelo.
En la escala a nivel de utilidad se consideran la potencia de la energía solar, las temperaturas promedio de dónde son instaladas, al igual que las condiciones de viento que podrían impactar capacidades óptimas de producción energética. Por otro lado, el poder energético en condiciones de prueba estándar o Poder STC se utiliza para medir el desempeño de poder en corriente directa (DC) bajo parámetros adicionales:
- Irradiación Solar de 1,000W/m2.
- Temperatura de la Celda de 25°C o de 77°F.
- Masa Aérea de 1.5 (AM, siglas en inglés).
- Espectro Estándar de la Sociedad Americana para Pruebas y Materiales (ASTM por sus siglas en inglés) G173-03.
Evidentemente, los primeros dos figuran como lo mismo, pero las condiciones del viento son medidas por su densidad o masa. Adicionalmente, el último parámetro considera que la superficie del panel se encuentra en un ángulo de 37° y es utilizado para aplicaciones terrestres que requieren un estándar de referencia para la irradiación espectro como consecuencia de la irradiación solar hemisférica. De tratar de realizar los cálculos, es importante identificar las tablas oficiales (i.e. ASTM G173-03) que reflejan un espectro con intervalos uniformes de longitud de honda, bajo niveles de nubosidad atmosférica favorables. Para medir la eficiencia de los módulos como tal, se calcula cuánta de la energía solar que llega hasta el módulo solar es convertida en electricidad bajo condiciones de prueba estándar (STC, siglas en inglés):
Eficiencia del Módulo (%) = Poder (STC) (W) / [Área (m2) x Irradiación (1,000W/m2)]
Es importante recordar que el desempeño de ningún panel será constante y que el mismo variará durante el día debido a que dependerá de la velocidad del viento, ángulo, temperatura y nivel de irradiación. Otra prueba que se realiza comúnmente, también bajo las condiciones de prueba estándar (STC) es la medida de densidad de poder:
Densidad de Poder (W/m2) = Poder (STC)(W) / Área (m2)
Aquellos paneles con alta densidad de poder, como los mono- y poli-cristalinos tendrán módulos solares que indiquen alta eficiencia por área, recomendables para techos o espacios pequeños. Los paneles de lámina finita o de “thin-film» requieren de más espacio y tendrán una densidad de poder reducida.
Otros elementos que pueden apoyar la investigación del cálculo de la capacidad de los paneles solares lo son el manufacturero y la identificación (ID) del módulo, el cual ofrece de por sí la tasa de poder bajo condiciones de prueba estándar (STC). También el largo y ancho medidos en milímetros (mm), el área en metros cuadrados (m2) y el peso del panel en kilogramos (kg) son variables útiles en el momento de calcular la capacidad de un panel solar.
Además, el coeficiente de temperatura sirve para medir la pérdida o ganancia de poder por grado Celsius (% / °C) comenzando en el estándar STC o 25°C grados Celsius. Siempre recordando que los paneles mono-cristalinos tiene un poco más de resistencia al calor al compararlos con los poli-cristalinos, mientras que los de lámina finita (i.e. “thin-film”) toleran el calor también. Ambas medidas, la eficiencia de poder y las densidades de poder alcanzables por los paneles solares PV pueden comparativamente ilustrar cuál es la marca, modelo y tipo de panel que más le conviene.
Al existir una gama amplia de paneles fotovoltaicos (PV) manufacturados alrededor del mundo con diversos estándares de calidad, en el momento de invertir en un sistema solar renovable se convierte sumamente importante comparar los componentes de acuerdo a pruebas establecidas por la industria para estar consciente del desempeño, eventual ritmo de deterioro y posibles garantías con la capacidad de mitigar posibles riesgos. Dependiendo del presupuesto disponible, y sobretodo del clima y temperaturas inmediatas en dónde se estarán instalando los paneles PV, el desempeño y tasas de eficiencia de los mismos podrían verse afectadas entre 10% a un 15%, o lo contrario, incentivadas para trabajar mejor bajo la luz solar.
