¿Cuánto duran los paneles solares residenciales?

De pv magazine Estados Unidos

Los paneles solares residenciales suelen venderse con préstamos o arrendamientos a largo plazo, y los propietarios firman contratos de 20 años o más. Pero, ¿cuánto duran los paneles y cómo de resistentes son?

La vida útil de los paneles depende de varios factores, como el clima, el tipo de módulo y el sistema de estanterías utilizado, entre otros. Aunque no hay una “fecha final” específica para un panel en sí, la pérdida de producción con el tiempo suele obligar a retirar los equipos.

A la hora de decidir si mantener su panel en funcionamiento dentro de 20-30 años o buscar una actualización en ese momento, la mejor manera de tomar una decisión informada es controlar los niveles de producción.

Degradación
Según el Laboratorio Nacional de Energías Renovables (NREL), la pérdida de potencia con el paso del tiempo, denominada degradación, suele rondar el 0,5% anual.

Los fabricantes suelen considerar que entre 25 y 30 años es el momento en que se ha producido una degradación suficiente como para plantearse la sustitución de un panel. La norma industrial para las garantías de fabricación es de 25 años en un módulo solar, dijo NREL.

Teniendo en cuenta la tasa de degradación anual de referencia del 0,5%, un panel de 20 años es capaz de producir alrededor del 90% de su capacidad original.

Tres posibles calendarios de degradación para un sistema de 6 kW en Massachusetts.
Imagen: EnergySage

La calidad de los paneles puede influir en los índices de degradación. Según el NREL, los fabricantes de primera calidad, como Panasonic y LG, tienen tasas de alrededor del 0,3% anual, mientras que algunas marcas se degradan hasta un 0,80%. Transcurridos 25 años, estos paneles de primera calidad podrían seguir produciendo el 93% de su rendimiento original, y el ejemplo de mayor degradación podría producir el 82,5%.

Una parte considerable de la degradación se atribuye a un fenómeno llamado degradación inducida por potencial (PID), un problema que experimentan algunos paneles, pero no todos. La PID se produce cuando el potencial de tensión y la corriente de fuga del panel provocan la movilidad de los iones dentro del módulo entre el material semiconductor y otros elementos del módulo, como el cristal, el soporte o el marco. Esto hace que la capacidad de salida de potencia del módulo disminuya, en algunos casos de forma significativa.

Algunos fabricantes construyen sus paneles con materiales resistentes a la PID en el cristal, el encapsulado y las barreras de difusión.

Además, todos los paneles sufren la llamada degradación inducida por la luz (LID), que hace que pierdan eficiencia en las primeras horas de exposición al sol. La degradación inducida por la luz varía de un panel a otro en función de la calidad de las obleas de silicio cristalino, pero suele traducirse en una única pérdida de eficiencia del 1 al 3%, según el laboratorio de ensayos PVEL, PV Evolution Labs.

Intemperie
La exposición a las condiciones meteorológicas es el principal factor de degradación de los paneles. El calor es un factor clave tanto en el rendimiento del panel en tiempo real como en su degradación con el paso del tiempo. El calor ambiental afecta negativamente al rendimiento y la eficiencia de los componentes eléctricos, según el NREL.

Si se consulta la ficha técnica del fabricante, se puede averiguar el coeficiente de temperatura de un panel, que demostrará su capacidad de rendimiento a temperaturas más altas.

El coeficiente explica cuánta eficiencia en tiempo real se pierde por cada grado centígrado de aumento por encima de la temperatura estándar de 25 grados centígrados. Por ejemplo, un coeficiente de temperatura de -0,353% significa que por cada grado centígrado por encima de 25 se pierde el 0,353% de la capacidad total de producción.

El intercambio de calor impulsa la degradación de los paneles mediante un proceso denominado ciclo térmico. Cuando hace calor, los materiales se dilatan, y cuando baja la temperatura, se contraen. Este movimiento hace que con el tiempo se formen microfisuras en el panel, lo que reduce la producción.

En su estudio anual Module Score Card, PVEL analizó 36 proyectos solares operativos en la India y descubrió importantes efectos de la degradación térmica. La degradación media anual de los proyectos fue del 1,47%, pero las instalaciones situadas en regiones montañosas más frías se degradaron casi la mitad, un 0,7%.

Una instalación adecuada puede ayudar a resolver los problemas relacionados con el calor. Los paneles deben instalarse unos centímetros por encima del tejado, para que el aire convectivo pueda fluir por debajo y enfriar el equipo. En la construcción de los paneles pueden utilizarse materiales de color claro para limitar la absorción de calor. Y los componentes como inversores y combinadores, cuyo rendimiento es especialmente sensible al calor, deben situarse en zonas sombreadas, sugiere CED Greentech.

El viento es otra condición meteorológica que puede dañar los paneles solares. El viento fuerte puede provocar la flexión de los paneles, lo que se denomina carga mecánica dinámica. Esto también provoca microfisuras en los paneles, lo que reduce la producción. Algunas soluciones de estanterías están optimizadas para zonas de mucho viento, protegiendo los paneles de las fuertes fuerzas de elevación y limitando las microfisuras. Normalmente, la ficha técnica del fabricante proporciona información sobre los vientos máximos que puede soportar el panel.

Lo mismo ocurre con la nieve, que puede cubrir los paneles durante las tormentas más fuertes, limitando la producción. La nieve también puede provocar una carga mecánica dinámica, degradando los paneles. Por lo general, la nieve se desliza por los paneles, ya que son resbaladizos y se calientan, pero en algunos casos el propietario puede decidir retirar la nieve de los paneles. Esto debe hacerse con cuidado, ya que arañar la superficie de cristal del panel tendría un impacto negativo en el rendimiento.

La degradación es una parte normal e inevitable de la vida de un panel. Una instalación adecuada, una limpieza cuidadosa de la nieve y una limpieza cuidadosa del panel pueden ayudar a mejorar la producción, pero en última instancia, un panel solar es una tecnología sin piezas móviles, que requiere muy poco mantenimiento.

Normas
Para garantizar que un panel determinado tenga una larga vida útil y funcione según lo previsto, debe someterse a pruebas estándar para su certificación. Los paneles se someten a las pruebas de la Comisión Electrotécnica Internacional (CEI), que se aplican tanto a los paneles monocristalinos como a los policristalinos.

Según EnergySage, los paneles que cumplen la norma IEC 61215 se someten a pruebas de características eléctricas, como corrientes de fuga húmedas y resistencia del aislamiento. Se someten a una prueba de carga mecánica, tanto de viento como de nieve, y a pruebas climáticas que comprueban su resistencia a los puntos calientes, la exposición a los rayos UV, la humedad y el frío, el calor húmedo, el impacto del granizo y otras exposiciones al aire libre.

La norma IEC 61215 también determina los parámetros de rendimiento de un panel en condiciones de prueba estándar, como el coeficiente de temperatura, la tensión en circuito abierto y la potencia máxima de salida.

También es habitual ver en la hoja de especificaciones de un panel el sello de Underwriters Laboratories (UL), que también proporciona normas y pruebas. UL realiza pruebas climáticas y de envejecimiento, así como toda la gama de pruebas de seguridad.

Fallos
El índice de fallos de los paneles solares es bajo. El NREL realizó un estudio de más de 50.000 sistemas instalados en Estados Unidos y 4.500 en todo el mundo entre 2000 y 2015. El estudio encontró una tasa media de fallos de 5 paneles de cada 10.000 anuales.

Causas de fallo de los paneles, cuadro de mando del módulo PVEL.
Imagen: PVEL

Los fallos de los paneles han mejorado notablemente con el tiempo, ya que se descubrió que los sistemas instalados entre 1980 y 2000 presentaban una tasa de fallos que duplicaba la del grupo posterior a 2000.

El tiempo de inactividad del sistema rara vez se atribuye a un fallo del panel. De hecho, un estudio de kWh Analytics descubrió que el 80% de los periodos de inactividad de las plantas solares se deben a fallos de los inversores, el dispositivo que convierte la corriente continua del panel en corriente alterna utilizable. pv magazine analizará el rendimiento de los inversores en la próxima entrega de esta serie.