Una nueva investigación muestra el impacto del polvo en la temperatura y el rendimiento de los módulos fotovoltaicos

Investigadores internacionales han estudiado el impacto de la acumulación de polvo en el rendimiento de los sistemas fotovoltaicos en dos regiones climáticas de Pakistán. Cuantificaron la cantidad exacta de densidad de polvo en los paneles y analizaron la composición y el tamaño de las partículas.

Los científicos crearon una instalación en la azotea de un edificio de la capital paquistaní, Islamabad, y otra en la ciudad meridional de Bahawalpur.

“El clima de Islamabad es limpio, agradable y cálido, con una temperatura media anual de 20,3 ºC. Incluso en el mes más seco llueve mucho, lo que contribuye a limpiar los módulos fotovoltaicos”, explicaron. “Bahawalpur está situada en una región desértica con un clima seco, prácticamente sin precipitaciones, pero con frecuentes tormentas de viento y polvo, con una temperatura media anual de 26,1 ºC”.

Los montajes consistían en módulos policristalinos de 40 W y paneles de referencia que se mantenían constantemente limpios. Todos los módulos se montaron en soportes metálicos orientados al sur con ángulos de inclinación fijos de 34 grados.

El grupo de investigación recopiló datos de radiación solar global, así como del voltaje y la corriente de cada módulo. Ajustaron láminas de vidrio a los módulos fotovoltaicos para recoger el polvo y analizar sus propiedades.

“Tras seis semanas de exposición atmosférica, los módulos polvorientos mostraron una eficiencia significativamente menor en función de las diferentes densidades de polvo en las dos regiones”, señalaron.

El polvo total acumulado en Islamabad fue de 6,388 g/m2, con una media diaria de 0,152 g/m2. En Bahawalpur, la acumulación total de polvo fue de 10,254 g/m2 y la media diaria de 0,244 g/m2. La microscopía electrónica de barrido (SEM) mostró que en ambas ciudades las partículas tenían tamaños distintos, formas asimétricas y una disposición irregular.

“En la muestra de polvo recogida en Islamabad predomina el carbono, con una composición del 55,8%, seguido del oxígeno, el silicio y el calcio, con una composición del 22,71%, 9,78% y 3,85% respectivamente. El aluminio, el hierro, el potasio, el magnesio y el sodio también se encuentran en cantidades significativamente menores”, declaró el grupo. “En la muestra de polvo recogida en Bahawalpur, el oxígeno tiene una composición del 46,9%, seguido del carbono, el silicio y el aluminio, con composiciones del 20,11%, el 16,98% y el 4,26%, respectivamente”.

Comparando los módulos sucios y limpios de cada ciudad, los investigadores detectaron una reducción de la potencia de salida del 15,08% en Islamabad y del 25,42% en Bahawalpur.

Los investigadores llegaron a la conclusión de que la reducción de la potencia era atribuible no sólo al hecho de que el polvo reduce la absorción de la luz solar a través del llamado efecto de apantallamiento, sino también al fenómeno polvo-temperatura. Este último se produce porque el polvo en el módulo fotovoltaico provoca un cambio en la forma de transferencia de calor y da lugar a la formación de puntos calientes.

Presentaron sus conclusiones en “Effect of dust accumulation on the performance of photovoltaic modules for different climate regions” (Efecto de la acumulación de polvo en el rendimiento de módulos fotovoltaicos para diferentes regiones climáticas), publicado recientemente en Heliyon. El equipo estaba formado por académicos de la Universidad Nacional de Ciencias y Tecnología (NUST) de Pakistán y la Universidad Islámica de Bahawalpur, así como de la Universidad de Warwick del Reino Unido.