El rendimiento de un sistema fotovoltaico conectado a red se define como la energía que el sistema es capaz de exportad a la red eléctrica por cada unidad de energía incidente en los paneles fotovoltaicos que componen su campo (irradiancia solar multiplicada por área fotovoltaica).
Este rendimiento es el resultado de multiplicar el rendimiento de todos los subsistemas que componen el sistema fotovoltaico; principalmente, inversores y paneles.
Sin embargo, este rendimiento teórico se ve afectado por múltiples factores que constituyen pérdidas energéticas en el sistema y que, por tanto, reducen el rendimiento teórico del sistema hasta su rendimiento real; que siempre será algo inferior al considerado en condiciones de funcionamiento nominal.
En este articulo definiremos las principales pérdidas de energía en un sistema fotovoltaico conectado a red:
- Pérdidas por sombreado del generador fotovoltaico.
Los sistemas PV de conexión a red se suelen instalar en entornos urbanos en los que en muchas ocasiones es inevitable la presencia de sombras en determinadas horas del día sobre el generador PV. Estas sombras conducen a unas determinadas pérdidas energéticas causadas en primer lugar por la disminución de captación de irradiación solar y por los posibles efectos de mismatch a c que puedan dar lugar.
- Pérdidas por polvo y suciedad.
Tienen su origen en la disminución de potencia de un generador fotovoltaico por la deposición de polvo y suciedad en la superficie de los módulos; reduce la superficie efectiva de captación a la vez que contribuyen al aumento de temperatura del panel.
La suciedad uniforme da lugar a una disminución de la corriente y tensión de entrega por el generador fotovoltaico, mientras que las suciedades localizadas dan lugar a un aumento de pérdidas por mismatch y a pérdidas debido a formación de puntos calientes.
- Pérdidas por temperatura.
Los módulos fotovoltaicos presentan unas pérdidas de potencia del orden de un 4% por cada 10ºC de aumento de su temperatura de operación.
Esto implica que, por ejemplo, a igualdad de irradiación solar incidente, un mismo sistema fotovoltaico producirá menos energía en un lugar cálido que en un clima frío.
- Pérdidas por caídas óhmicas en el cableado.
Tanto en la parte de continua DC como en la parte de alterna AC; desde la salida de los inversores hasta los contadores de energía de la instalación, se producen pérdidas energéticas originadas por las caídas de tensión cuando una determinada corriente circula por un conductor de un material y sección determinadas. Estas pérdidas se minimizan dimensionando adecuadamente la sección de los conductores en función de la corriente que circula por ellos.
- Pérdidas por rendimiento de seguimiento del MPP del generador fotovoltaico.
El inversor cuenta con un dispositivo electrónico de seguimiento del punto de máxima potencia MPP de generador fotovoltaico, para lo cual emplea unos determinados algoritmos. La curva de rendimiento de MPPT se define como el cociente entre la energía que el inversor extrae del generador PV y la energía que extraería en un seguimiento ideal.
- Pérdidas por rendimiento AC/DC del inversor
El inversor PV se puede caracterizar por la curva de rendimiento en función de la potencia de operación. Es importante seleccionar un inversor de alto rendimiento en condiciones nominales de operación y también es importante una selección adecuada de la potencia del inversor en función de la potencia del generador PV. Por ejemplo, la utilización de un inversor de potencia excesiva en función de la potencia del generador PV dará lugar a un sistema operando una gran parte del tiempo en valores de rendimiento bajos, con las consecuentes pérdidas de generación.
- Pérdidas de conexionado o mismatch
Son pérdidas energéticas originadas por la conexión de módulos PV de potencias ligeramente diferentes para formar un generador PV.
Si conectamos 2 módulos en serie con diferentes corrientes, el módulo de menor corriente limitará la corriente de la serie.
Igualmente, al conectar 3 módulos en paralelo con diferente tensión, el de menor tensión limitará la tensión del sistema.
El resultado es que la potencia de un generador fotovoltaico es inferior a la suma de las potencias de cada uno de los módulos fotovoltaicos que lo componen.
