Sí. La fotovoltaica de silicio cristalino pierde entre un 0,3 % y un 0,45 % de su potencia por cada grado que las células superan los 25 °C del punto de referencia, y en verano las células de una cubierta alcanzan con frecuencia 60–70 °C: una pérdida de potencia del 14–18 % justo cuando el sol es más intenso. La refrigeración activa por agua, como en un panel híbrido PVT, mantiene las células entre 10 y 30 K más frías y aumenta la producción eléctrica anual entre un 5 % y un 15 %, a la vez que recupera el calor extraído en forma de agua caliente aprovechable.
¿Por qué pierden potencia los paneles solares cuando se calientan?
La potencia de la fotovoltaica de silicio cristalino cae al subir la temperatura de las células: el coeficiente de temperatura de la potencia de un módulo típico es de −0,3 a −0,45 % por °C por encima de las condiciones de ensayo estándar de 25 °C (fichas técnicas de módulos; Fraunhofer ISE). El calor aumenta la concentración intrínseca de portadores del semiconductor, lo que reduce la tensión en circuito abierto de la célula, y la potencia baja con ella. El efecto es física, no calidad de fabricación: lo tiene todo módulo de silicio del mercado y todas las fichas técnicas lo recogen como «coeficiente de temperatura de Pmax».
¿Cuánto se calientan realmente los paneles solares?
Mucho más que el aire que los rodea. Los módulos estándar funcionan entre 20 y 25 K por encima de la temperatura ambiente a pleno sol (las temperaturas nominales de funcionamiento de la célula, NOCT, se sitúan en 44–48 °C), y las células de una cubierta alcanzan habitualmente 60–70 °C en un día de verano a 30 °C.
| Temperatura de la célula | Potencia relativa (con −0,4 %/°C) |
|---|---|
| 25 °C (condiciones de ensayo) | 100 % |
| 45 °C (día templado de primavera) | 92 % |
| 55 °C (tejado cálido) | 88 % |
| 70 °C (tejado caliente en verano) | 82 % |
La amarga ironía de la fotovoltaica sin refrigerar: la potencia por vatio instalado es más baja justo en la hora de máxima insolación, porque es cuando las células están más calientes.
¿Cuánta electricidad extra aporta la refrigeración?
La refrigeración activa por agua, que es el principio de funcionamiento de un captador híbrido PVT, mantiene las células entre 10 y 30 K más frías que un módulo sin refrigerar bajo el mismo sol y aumenta la producción eléctrica anual entre un 5 % y un 15 % (datos de campo de la IEA SHC Task 60). La ganancia es mayor en climas cálidos y soleados y cuando el circuito de refrigeración trabaja a baja temperatura: un circuito que alimenta una fuente de bomba de calor a 25–35 °C enfría las células mucho más eficazmente que uno que precalienta un depósito de ACS a 60 °C. En un panel PVT, el fluido caloportador circula por un absorbedor laminado en la parte trasera del módulo, de modo que toda la superficie de las células se enfría de forma uniforme.
¿Merece la pena refrigerar si el calor se desperdicia?
No. Bombear agua por un módulo solo para disipar el calor consigue una ganancia eléctrica del 5–15 % a costa de la energía de la bomba, la hidráulica y el mantenimiento: un mal negocio, y por eso los «kits de refrigeración FV» añadidos nunca han tenido sentido comercial. La economía cambia cuando el calor es el producto: una célula de silicio convierte en electricidad alrededor del 20 % de la radiación incidente, y la mayor parte del resto se convierte en calor en el módulo. Si se aprovecha ese calor, el circuito de refrigeración deja de ser un coste y pasa a ser la mayor de las dos producciones: los paneles PVT alcanzan rendimientos combinados de hasta el 80 % con el mismo metro cuadrado de cubierta.
¿Qué determina el beneficio de la refrigeración en una instalación PVT real?
La temperatura del circuito lo gobierna todo. Si el circuito trabaja a 25–45 °C hacia el lado fuente de una bomba de calor, se obtiene tanto la ganancia eléctrica completa como un flujo constante de calor de baja temperatura; si trabaja a 40–60 °C para el precalentamiento directo de ACS, se cambian unos puntos de ganancia eléctrica por calor de mayor temperatura. Los paneles PVT con cubierta aumentan aún más la producción térmica con una pequeña penalización eléctrica, mientras que los paneles sin cubierta maximizan la parte fotovoltaica. Qué configuración gana depende de la superficie de cubierta y del perfil de demanda; PVT frente a fotovoltaica y solar térmica por separado recorre esa decisión. Solimpeks fabrica paneles híbridos PV-T desde 2008 precisamente porque la ecuación de la fotovoltaica refrigerada solo funciona cuando panel, absorbedor e hidráulica se diseñan como un único producto.
Preguntas frecuentes
¿Aumenta la potencia rociar agua sobre los paneles solares?
Momentáneamente, sí; después el agua se evapora, las células vuelven a calentarse en pocos minutos y el rociado repetido deja cal que sombrea el vidrio de forma permanente. El rociado evaporativo no es una solución de ingeniería; sí lo es la refrigeración continua en circuito cerrado con recuperación de calor, como en un panel PVT.
¿Tienen todos los paneles solares el mismo coeficiente de temperatura?
No. El silicio cristalino convencional ronda de −0,3 a −0,45 %/°C, con las células modernas de tipo n en el extremo más favorable. Las tecnologías de capa fina se acercan más a −0,2 %/°C. La cifra exacta figura en la ficha técnica de cada módulo como coeficiente de temperatura de Pmax.
¿Está garantizada la ganancia del 5–15 % por la refrigeración?
El rango es real, pero depende del clima y del diseño. Los emplazamientos cálidos y soleados con un circuito de captación frío (funcionamiento como fuente de bomba de calor) se sitúan en la parte alta del rango; los climas templados o los circuitos de ACS de alta temperatura, cerca de la parte baja. La referencia fiable son los datos de rendimiento certificados del modelo PVT concreto.
¿Por qué no instalar simplemente un panel fotovoltaico más en lugar de refrigerar?
En una cubierta grande, añadir un panel suele ser la vía más barata para conseguir más kWh. Cuando la superficie de cubierta es limitada, o cuando se necesita agua caliente de todos modos, la comparación cambia, porque un panel PVT devuelve tanto la electricidad recuperada como más del 60 % de la energía del sol en forma de calor con el mismo metro cuadrado.