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Paneles solares de nueva generación

25/11/21

Paneles solares de nueva generación

La energía solar es cada vez más importante en la vida cotidiana. Se utiliza en muchas áreas de la vida diaria, pero ¿qué pasa con la navegación? Para obtener más información, analizamos las últimas tecnologías, y en particular las de los paneles flexibles.

Texto y fotos: Albert Brel

 

Los principios tecnológicos

Independientemente de la tecnología de fabricación, una célula solar está formada por dos obleas de silicio, una en la que se ha insertado un cuerpo positivo y la otra con un negativo. En equilibrio, no hay voltaje en la unión entre las dos placas. Si iluminamos esta celda, modificamos el equilibrio y aparece un voltaje, que siempre está entre los 0,5 y 0,6 voltios. Para fabricar un panel solar de 12 voltios, se han de colocar en serie, como los elementos de una batería, entre 30 y 42 celdas. En base a este principio, se emplean cuatro técnicas de fabricación denominadas amorfa, policristalina, monocristalina y de contacto posterior. 

Los paneles solares de silicio amorfo prácticamente ha desaparecido del mercado.

Los paneles solares policristalinos —cuyas células tiene una eficiencia aproximada que varía entre el 12 y el 21%—, se realizan a partir del reciclaje de cristales de silicio, es decir de componentes electrónicos desechados, los llamados «restos de silicio», que se vuelven a fundir para obtener una composición cristalina compacta. De esta forma siguen usándose pero ofrecen un rendimiento menor que el monocristalino. 

Este último, elaborado a partir de láminas de cristal puro, es el más eficaz hasta la fecha. Se crean a partir de la unión de varios cristales de silicio. Una nueva tecnología de fabricación, a partir de células monocristalinas, denominada back contact o de contacto posterior es la que actualmente ofrece mejores prestaciones. Para que toda la superficie del panel se dedique a la producción de energía, los conectores se instalan en la parte trasera de la celda. Este es el caso de los paneles Sunpower y Power de Solara que consiguen una eficiencia de hasta el 23,7%. Para reconocer de qué tipo es un panel, basta observar su color. Un amorfo es de color marrón claro, sobre el policristalino se aprecian los reflejos de los cristales de silicio y el monocristalino tiene una superficie azul brillante, pero los de última generación tienen una capa negra.

 

Fabricación: rígida, semirrígida y flexible

El panel rígido se presenta en un marco de aluminio y las celdas están cubiertas con una placa de vidrio antirreflectante. Son muy adecuados para su instalación en arcos, pescantes o postes. Para optimizar la absorción de los rayos solares, se cubren con una placa de vidrio reforzado. Su punto débil es el peso, que es aproximadamente de unos 5 kg para un panel de 80 vatios. 

Los paneles flexibles por su parte son cada vez más frecuentes en los barcos. Como aceptan una flexión de unos 3 cm por metro para un espesor de 3 mm, se pueden pegar directamente sobre el tejadillo porque son resistentes al pisoteo, pero también se pueden colocar en cubierta o incluso en un bimini. En Solara, la fabricación de paneles de la serie Met Power M (células de contacto posterior) utiliza una placa delgada de acero inoxidable colocada debajo del panel que garantiza la disipación de calor y la estabilidad del módulo. Todo está revestido con una capa de epoxi para garantizar la impermeabilización. Como guía, un panel de 80 vatios pesa solo 3,5 kg.

 

Interprete correctamente los datos del fabricante

A menudo, los fabricantes solo dan información sobre la potencia, por ejemplo, 100 vatios. Si bien esta cifra nos da una referencia, ésta no es suficiente para definir el panel, ya que es necesario conocer el voltaje. Un panel solar no proporciona 12 voltios sino un voltaje mucho más alto, que está entre 17,20 y 24 voltios en un panel de 100 vatios, y que puede llegar a 29,5 en uno de 150 vatios. En resumen, un panel de 100 vatios, que lógicamente debería proporcionar 8,3 amperios a 12 voltios (100/12), en la práctica ofrece entre 4,5 y 5,4 amperios. 

En los catálogos de los fabricantes encontraremos toda la información técnica que nos permitirá comparar los paneles entre sí. 

Por ejemplo, la firma Solora en sus paneles de la serie Power M, nos indica para un panel de 105 vatios, un voltaje en circuito abierto de 22,20 voltios y para un voltaje de 17,2 voltios una corriente máxima de 5,8 amperios.

La cantidad de células también es importante: para un panel de 105 vatios son 31 celdas ; y para uno de 150 vatios, son 43 celdas. Otro aspecto a tener en cuenta es el rendimiento, del que rara vez se informa y menos se explica. Cuando se indica, tenemos un valor, por ejemplo, 10%, 20% o más. Uno podría pensar, viendo este porcentaje, que un panel de 100 vatios solo puede proporcionar entre 10 y 20 vatios. Algunos vendedores nos dirán que este es un valor promedio durante el día. No es así. Existe un estándar STC (Standard Test Conditions o condiciones de prueba estándar) preciso que corresponde a una medida tomada en el ecuador con una irradiancia (la potencia incidente por unidad de superficie) de 1.000 W por m², una temperatura exterior de 25° C y una masa de aire de 1,5. La cifra permite, si se ha tomado de acuerdo con las normas, comparar el rendimiento real del panel. Pero, en la práctica, la luminosidad solar fluctuante según las regiones y las estaciones hace que la salida real varíe en consecuencia. 

De hecho, el concepto de rendimiento es un factor importante a considerar cuando escojamos la tecnología que queremos. A igual potencia, cuanto mayor sea la eficiencia, más pequeño será el panel y, por lo tanto, más ligero. Hasta la fecha, los paneles con células monocristalinas son los que han mostrado el mejor rendimiento.

 

¿Qué podemos esperar de un panel solar?

Con el desarrollo de paneles monocristalinos se ha obtenido un rendimiento aceptable. No solo son más eficientes las celdas sino también su disposición con el cableado en la parte posterior del panel, lo que ha permitido optimizar la superficie activa. Los datos del fabricante valen para condiciones óptimas: medición al mediodía, panel mirando al sol e inclinado a la latitud del lugar. Condiciones que son difíciles de conseguir en un barco. Por regla general, en los paneles de última generación (monocristalinos), la eficiencia teórica es del orden del 75%. Si tomamos, por ejemplo, un modelo de última generación de 100 vatios, si se instala en buenas condiciones, podemos estimar, en nuestras latitudes, durante los meses de verano (de abril a agosto) una producción media de 38 Ah a 50 Ah y uno de 28 Ah a 36 Ah de marzo a septiembre. Se trata, sin embargo, de producciones medias que fluctúan en función de la cantidad de luz solar. A título indicativo, un frigorífico equipado con un compresor consume alrededor de 35 Ah, consumo que puede ser perfectamente compensado por un panel de 100 vatios. Cuando estemos fondeados, si deseamos compensar el consumo total de una embarcación de 11 m y mantener las baterías cargadas, necesitaremos al menos dos paneles de 100 vatios.

 

El regulador: imprescindible para evitar la sobrecarga de la batería

Para evitar sobrecargas y optimizar la carga de la batería, es indispensable instalar un regulador entre los paneles solares y las baterías. Hay varios modelos de reguladores disponibles. No lo dudemos: optemos por los de última generación como los PWM (Pulse Width Mode o modo de pulso amplio) o los MPPT (Maximum Power Point Tracking o seguimiento del punto de máxima potencia). Funcionan como cargadores de baterías en tres fases: bulk, absorción y flotación. Durante la fase denominada bulk se suministra corriente a la batería a intensidad máxima con voltaje creciente. Cuando las baterías han recuperado algo de su carga, entra en modo de absorción para igualar el voltaje y al final de la carga, si no hay un equipo consumidor, en modo flotante. Un regulador bien adaptado permite una ganancia del 20 al 30% en comparación con un regulador convencional. La potencia del regulador debe elegirse según la del panel, o incluso dependiendo de la tecnología de las baterías. Solo un vendedor competente puede asesorarnos. 

Existen distintos tipos de reguladores. Algunos pueden gestionar solo los paneles, otros disponen de múltiples entradas, por ejemplo, para conectar un aerogenerador, o tienen varias salidas para recargar varios bancos de baterías. Algunos modelos pueden equiparse con un panel de control que indica el voltaje de la batería, la salida de amperios de los paneles y el consumo a bordo. Otros incluso llegan a controlar el generador. Aseguran su puesta en servicio cuando las baterías caen por debajo de un umbral de voltaje programado.

 

Instalación a bordo

Este es el punto más delicado. Si tenemos la posibilidad, la mejor ubicación es en un arco targa o un mástil en la parte trasera del barco. Lo ideal es poder orientar el panel. Para la instalación en la caseta, sobre cubierta, se debe tener en cuenta su curvatura. En este caso solamente son adecuados los paneles semirrígidos o flexibles. Pero tengamos cuidado, ya que necesitaremos modelos sobre los que se pueda caminar y que se puedan pegar. Los más convenientes son los que tienen una placa en la parte posterior del panel para disipar el calor. El panel flexible lo usaremos en montaje móvil, por ejemplo, en los guardamancebos o colocado sobre un bimini. Algunos modelos tienen perillas de fijación de acero inoxidable en las esquinas del panel para un montaje y desmontaje rápido. Otros disponen de agujeros para fijarlos con una correa, por ejemplo, en los guardamancebos. Los tres puntos importantes para obtener un buen rendimiento son:

  • Orientación: debe estar orientada hacia el sol y, en la medida de lo posible, inclinada a la latitud del lugar. Esto es posible cuando la instalación se realiza en un arco o mástil.
  • Limpieza: el panel debe estar limpio. No dudemos en lavarlo periódicamente con agua dulce para eliminar la sal y el polvo.
  • Las sombras: la de un cabo, un aerogenerador o las propias velas reducen considerablemente  el rendimiento. Las sombras no afectan tanto a las nuevas generaciones de paneles, pero la pérdida sigue siendo significativa.

 

El cableado

Para el cableado de los paneles solares se sigue el mismo procedimiento que en el de las baterías. En serie, el voltaje se duplica, dos paneles de 12 voltios y 100 vatios montados en serie equivalen a uno de 24 voltios y 100 vatios. En paralelo, al mismo voltaje, la potencia se duplica. Dos paneles de 100 vatios y 12 voltios en paralelo (más cableado a más, menos cableado a menos) equivale a 200 vatios a 12 voltios. Es importante colocar un regulador entre los paneles y las baterías (ver regulador).

 

Nuestro consejo

Un panel solar nos proporciona energía limpia y gratuita. Debe elegirse de acuerdo a las necesidades de a bordo e instalarse de manera que el panel quede bien orientado e inclinado hacia el sol. Para la instalación en un arco o mástil, elegiremos los paneles rígidos. Los semirígidos se colocarán en la cubierta siempre que los paneles se puedan pisar. Los flexibles siguen siendo la solución móvil, por ejemplo, en la caseta, en el bimini o en los guardamancebos. Empezamos a ver ya paneles flexibles en los lazy jacks y pronto los veremos integrados en las velas.

A igual potencia, hay modelos cuyo precio puede doblar el de otro. Para el barco, es conveniente que equipemos productos destinados al entorno marino. Los modelos terrestres, a igual potencia, tienen el mismo rendimiento por un precio más bajo que los que se ofrecen para la náutica, pero no son adecuados para su uso en una embarcación. Las tres diferencias principales se relacionan con la construcción, el sellado y el tratamiento contra la corrosión. Por ejemplo, en un modelo terrestre, el marco de aluminio no se trata. En uno marino, está anodizado para evitar la corrosión. Algunos fabricantes ofrecen este marco en aluminio alveolar anodizado blanco para mejorar la estética. Los modelos terrestres en ambientes salinos se oxidan rápidamente.

 

Placas

-Dependiendo de cada barco, los paneles solares se colocarán en función del espacio disponible: en la caseta, en cubierta, en un arco o un mástil o, como en la foto en la clásica jupette de los modelos de los años 80.

 

Placas

-La sombra proyectada sobre un panel reduce su rendimiento.

 

Placas

-Ejemplo de un panel encolado en las bandas de la caseta.

 

Placas

-Paneles solares montados sobre un arco rígido de inox.

 

Placas

-Incluso la sombra proyectada de un cabo puede disminuir la eficiencia de un panel solar, aunque en los de última generación este inconveniente se ha corregido mucho.

 

Placas

-La mayoría de los navegantes oceánicos optan por el montaje sobre estructuras de inox en popa, lo que facilita su orientación al sol en función de la latitud.

 

placas

-Panel montado sobre cubierta.

Placas

-Panel montado aprovechando el pescante entre los cascos de un catamarán.

 

Placas

-Un panel flexible puede curvarse siguiendo la forma de la caseta.