¿Cuánto duran los paneles solares residenciales?

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 qué resistencia tienen?

La vida útil de los paneles depende de varios factores, entre los que se incluyen el clima, el tipo de módulo y el sistema de montaje utilizado, entre otros. Aunque no existe una «fecha de caducidad» específica para los paneles, la pérdida de producción con el paso del tiempo suele obligar a retirar los equipos.

A la hora de decidir si mantener los paneles en funcionamiento durante 20 o 30 años, o buscar una actualización en ese momento, la mejor forma de tomar una decisión informada es supervisar los niveles de producción.

Degradación

La pérdida de rendimiento con el paso del tiempo, denominada degradación, suele situarse en torno al 0,5 % anual, según el estadounidense Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL, por sus iniciales en inglés).

Los fabricantes suelen considerar que entre 25 y 30 años es el punto en el que se ha producido una degradación suficiente como para plantearse la sustitución de un panel. El estándar del sector para las garantías de fabricación es de 25 años para un módulo solar, según el NREL.

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

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

Imagen: EnergySage Imagen: EnergySage

La calidad de los paneles puede influir en las tasas de degradación. El NREL informa de que los fabricantes de primera calidad, como Panasonic y LG, tienen tasas de alrededor del 0,3 % anual, mientras que algunas marcas se degradan a tasas de hasta el 0,80 %. Después de 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 denominado degradación inducida por potencial (PID), un problema que experimentan algunos paneles, pero no todos. La PID se produce cuando el potencial de tensión del panel y la corriente de fuga impulsan la movilidad de los iones dentro del módulo entre el material semiconductor y otros elementos del módulo, como el vidrio, el soporte o el marco. Esto provoca una disminución de la capacidad de producción de energía del módulo, en algunos casos significativa.

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

Todos los paneles también sufren lo que se denomina degradación inducida por la luz (LID), en la que los paneles pierden eficiencia en las primeras horas de exposición al sol. La LID varía de un panel a otro en función de la calidad de las obleas de silicio cristalino, pero suele provocar una pérdida única de eficiencia del 1-3 %, según el laboratorio de pruebas PVEL, PV Evolution Labs.

Intemperie

La exposición a las condiciones climáticas es el principal factor que provoca la degradación de los paneles. El calor es un factor clave tanto en el rendimiento de los paneles en tiempo real como en su degradación a lo largo del tiempo. Según el NREL, el calor ambiental afecta negativamente al rendimiento y la eficiencia de los componentes eléctricos.

En la ficha técnica del fabricante se puede consultar el coeficiente de temperatura de un panel, que muestra su capacidad de rendimiento a temperaturas más altas.

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

El intercambio de calor provoca la degradación de los paneles a través de un proceso denominado ciclo térmico. Cuando hace calor, los materiales se expanden y, cuando la temperatura baja, se contraen. Este movimiento provoca lentamente la formación de microfisuras en el panel con el paso del tiempo, lo que reduce el rendimiento.

En su estudio anual Module Score Card, PVEL analizó 36 proyectos solares operativos en la India y encontró impactos significativos debidos a la degradación por calor. La degradación media anual de los proyectos se situó en el 1,47 %, pero los paneles situados en regiones más frías y montañosas se degradaron a casi la mitad de esa tasa, un 0,7 %.

El rendimiento de los paneles a menudo se puede supervisar mediante una aplicación proporcionada por el instalador.

Imagen: SunPower

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

El viento es otra condición meteorológica que puede causar daños a 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 el rendimiento. Algunas soluciones de bastidores están optimizadas para zonas con vientos fuertes, protegiendo los paneles de las fuertes fuerzas de elevación y limitando las microfisuras. Por lo general, 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 causar una carga mecánica dinámica, degradando los paneles. Normalmente, la nieve se desliza por los paneles, ya que son resbaladizos y se calientan, pero en algunos casos el propietario de la vivienda puede decidir quitar la nieve de los paneles. Esto debe hacerse con cuidado, ya que rayar la superficie de cristal del panel tendría un impacto negativo en la producción.

La degradación es una parte normal e inevitable de la vida útil de un panel. Una instalación adecuada, una limpieza cuidadosa de la nieve y una limpieza cuidadosa de los paneles pueden ayudar a mejorar el rendimiento, 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 vida útil prolongada y funcione según lo previsto, debe someterse a pruebas de certificación. Los paneles están sujetos a las pruebas de la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC), que se aplican tanto a los paneles monocristalinos como a los policristalinos.

EnergySage afirma que los paneles que cumplen la norma IEC 61215 se someten a pruebas de características eléctricas como corrientes de fuga en condiciones de humedad y resistencia de aislamiento. Se someten a pruebas de carga mecánica tanto para el viento como para la nieve, y a pruebas climáticas que comprueban la resistencia a los puntos calientes, la exposición a los rayos UV, la humedad y las heladas, 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, incluyendo el coeficiente de temperatura, el voltaje en circuito abierto y la potencia máxima de salida.

También es habitual encontrar en la ficha técnica de un panel el sello de Underwriters Laboratories (UL), que también establece normas y realiza pruebas. UL lleva a cabo pruebas climáticas y de envejecimiento, así como toda la gama de pruebas de seguridad.

Fallos

Los fallos de los paneles solares se producen con poca frecuencia. El NREL llevó a cabo un estudio de más de 50 000 sistemas instalados en Estados Unidos y 4500 en todo el mundo entre los años 2000 y 2015. El estudio reveló una tasa media de fallos de 5 paneles de cada 10 000 al año.

Causas de los fallos de los paneles, tarjeta de puntuación de módulos 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 doble que los del grupo posterior a 2000.

El tiempo de inactividad del sistema rara vez se atribuye a fallos de los paneles. De hecho, un estudio de kWh Analytics reveló que el 80 % de todo el tiempo de inactividad de las plantas solares se debe a fallos en los inversores, el dispositivo que convierte la corriente continua de los paneles en corriente alterna utilizable.

pv magazine analizará el rendimiento de los inversores en la próxima entrega de esta serie.

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