Las energías renovables, en auge en países como España, Chile, Argentina, Mexico, etc generan gran demanda de paneles solares fotovoltaicos. La energía del sol, como ya hemos comentado en diversos artículos, es una energía limpia e inagotable. Entre sus numerosas aplicaciones, está el aprovechamiento para obtener agua caliente sanitaria, apoyo en instalaciones de calefacción y climatización, y generación de energía eléctrica. En este artículo, veremos qué tipos de paneles solares fotovoltaicos existen, cuáles son sus características principales para poder comparar y emplear uno u otro, y qué tipos de conexión se pueden realizar entre ellos.

¿Qué son los paneles solares fotovoltaicos?

Un módulo fotovoltaico, es un panel que está formado por un conjunto de células solares, que se encargan de convertir directamente en electricidad los fotones que provienen de la luz del sol. La producción de corriente, depende de la irradiancia (nivel de iluminación), de modo que, cuanto más sea la luz captada, mayor será la intensidad eléctrica a través de la célula.




En el panel solar fotovoltaico, el conjunto de células están conectadas eléctricamente entre sí, encapsuladas, y montadas en una estructura de soporte o marco.

Los tipos de paneles solares fotovoltaicos, vienen dados por la tecnología de fabricación de las células. A continuación, y de forma breve, indicamos los tres tipos fundamentales y sus características:

Paneles Solares Fotovoltaicos Monocristalinos

Se obtiene del silicio puro fundido y dopado con boro. Numerosas fases de cristalización, para formar el monocristal.

Son típicos los azules homogéneos y la visibilidad de las conexiones de las células individuales entre sí.

Rendimiento en laboratorio : 24%

Rendimiento directo: 15-18%Paneles Solares Fotovoltaicos

Paneles Solares Fotovoltaicos Policristalinos

Se obtiene del silicio puro fundido y dopado con boro, pero a diferencia del monocristalino se reducen las fases de cristalización. Por lo tanto, es más económica su fabricación

La superficie está estructurada en cristales, y a simple vista se distinguen distintos tonos azules.

Rendimientos en laboratorio: 19-20%

Rendimiento directo: 12-14%

Paneles Solares Fotovoltaicos

Paneles Solares Fotovoltaicos Amorfos

Son fabricados mediante la colocación de  una fina capa de silicio amorfo (no cristalino), sobre una superficie como vidrio o plástico. Es el módulo más económico en su fabricación

Posee un color homogéneo, pero no existe conexión visible entre las células

Rendimiento en laboratorio: 16%

Rendimiento directo: <10%Panel Solar Fotovoltaica

Como hemos visto, el panel solar monocristalino es el más eficiente, ya que con él se obtienen rendimientos mayores.

No obstante, podemos indicar que, actualmente, las dos tecnologías se equiparan en prestaciones ya que en el funcionamiento real:

    • Ante un aumento de temperatura, los policristalinos se comportan mejor que los monocristalinos, debido al coeficiente térmico y al color de los cristales al ser más claros.

¿Puedo interpretar fácilmente la hoja de características de un fabricante?

A continuación, se muestra una tabla con datos eléctricos reales de un panel solar fotovoltaico, y la explicación de lo que significa cada variable

Tabla con características eléctricas panel solar fotovoltaico

Corresponde exactamente a un panel solar fotovoltaico monocristalino de 150 W de Pmpp.

Como se observa, todos los valores que nos ofrecen son interesantes para poder realizar comparaciones y los cálculos correspondientes. Es de reseñar, el valor del rendimiento del panel solar, que nos aportará una idea de cuál es su eficiencia.

Será necesario confirmar en qué condiciones se han realizado los ensayos de rendimiento, para poder realizar la comparación de dos paneles similares de distintas marcas comerciales (generalmente se indica la temperatura de testeo que suele ser de 25ºC)

En la siguiente tabla se refleja la variación de parámetros del anterior panel solar, con la temperatura:

Paneles solares fotovoltaicos

El fabricante proporciona los coeficientes de temperatura sobre los parámetros característicos del panel.

Estos datos nos aportan una idea de la variación que sufren, a medida que aumenta la temperatura.
Por ejemplo, y según la tabla, este panel disminuye su potencia un 0,47% por cada grado centígrado que aumente la temperatura. Por lo tanto, como ya hemos comentado, es muy importante el comportamiento del módulo solar fotovoltaico a diferentes temperaturas.

¿Cómo se conectan los paneles solares fotovoltaicos?

Todos los módulos fotovoltaicos disponen de los polos positivo (+) y negativo (-) por la parte trasera para su conexión y cableado. Recordemos que, los paneles solares fotovoltaicos están preparados para generar corriente continua, que se transformará en corriente alterna, mediante inversores.

Las conexiones que se pueden realizar en una instalación fotovoltaica son dos: Conexionado en Serie o en Paralelo. Veamos con unos ejemplos cuáles son sus características:

Conexionado en Serie de Paneles Solares Fotovoltaicos

Conexión de dos paneles solares fotovoltaicos de Voc 22.42V y corriente de cortocircuito Isc 8.45A

Dos paneles fotovoltaicos en serie

Como vemos en la imagen se ha conectado el polo negativo del panel nº1 con el polo positivo del panel nº2. Si conectamos un polímetro a la salida, obtendríamos lo siguiente:

Tensión en vacío total:  Voc=Voc1+Voc2 = 22.42 V + 22.42 V = 44.84 Voltios

Intensidad de cortocircuito: Isc=Isc1=Isc2=8.45 Amperios

Por lo tanto, en una conexión en serie, las tensiones se suman y la intensidad resultante es la de uno de los paneles (deben ser de las mismas características) 

Conexionado en Paralelo de Paneles Solares Fotovoltaicos

Conexión de dos paneles solares fotovoltaicos de Voc 22.42V y corriente de cortocircuito Isc 8.45A

Conexión en paralelo de dos paneles fotovoltaicos

Como vemos en la imagen se ha conectado el polo negativo con del panel nº1 con el polo negativo del panel nº2, así como el positivo con el positivo. Si conectamos un polímetro a la salida, obtendríamos lo siguiente:

Tensión en vacío total:  Voc=Voc1=Voc2 = 22.42 Voltios

Intensidad de cortocircuito: Isc=Isc1+Isc2=8.45A+8.45A=16.9 A

Por lo tanto, en una conexión en paralelo, las intensidades se suman y la tensión resultante es la de uno los paneles (deben ser de las mismas características) 

¿Cuándo se usan las conexiones en serie o en paralelo de paneles solares fotovoltaicos?

Dependiendo de la magnitud de la instalación fotovoltaica, de la tensión de trabajo de las baterías (en caso de autoconsumo aislado), de la tensión de salida al inversor (en caso de grandes instalaciones), se usaran unas u otras, o la combinación de ambas.

Ejemplo de refugio de montaña aislado

En una instalación de un refugio de montaña aislado con dos paneles solares fotovoltaicos de 12 V y baterías de acumulación de 12 Voltios de tensión de trabajo, la conexión sería en paralelo, ya que Vpanel1 = Vpanel2 = Vtensión trabajo baterías = 12V.

Ejemplo de edificio administrativo

En una instalación de un edificio administrativo con 2.000 m2 de cubierta y autoconsumo para apoyo a la climatización:Ejemplo de Serie-ParaleloPotencia estimada apoyo climatización = 10.560 W

Potencia Panel Pmpp = 240W.

Tensión Panel Vmpp=28,75V.

Intensidad Panel Impp = 8,35A

Solución

Por limitación de espacio de ancho de la cubierta, se ha previsto la siguiente distribución:

Serie

Grupo nº1 de 21 paneles solares fotovoltaicos en serie con tensión total = 28,75V/panel x 21 paneles = 603,75 V

Grupo nº2 de 21 paneles solares fotovoltaicas en serie con tensión total = 28,75V/panel x 21 paneles = 603,75 V

Intensidad  Salida Grupo Nº1 = 8,35A

Intensidad Salida Grupo Nº2 = 8,35A

Paralelo

Conexión de los grupos Nº1 y Nº2 en paralelo:

Tensión hacia inversor………………………603, 75 Voltios

Intensidad hacia el inversor ………………8,35 A + 8,35 A = 16,7 A

Como último apunte observamos que, dependiendo de la conexión la intensidad es pequeña o elevada, con la consiguiente implicación en las secciones de cable.


Autor

Ingeniero. Propietario y creador de esta web. Propietario y administrador del grupo profesional en Linkedin + importante sobre Instalaciones y Eficiencia Energética

15 Comentarios

  1. Hola que tal disculpe, una pregunta ese valor de amperaje en tu ejemplo va hacia el inversor y al regulador que amperaje va? Porque tengo entendido que para calcular el valor de amperaje de ese sistema es de (21 paneles*240 Watt)/24V =240 A. Por lo tanto necesitarías un regulador de esa cantidad de amperaje y en el mercado hay de 80 a lo mucho 85A. no entiendo entonces para sirve el 16.7 A que calculaste.

  2. hola queria consultar tengo 3 bancaso de bateria conectados en serie de 12v c/u 100amp suman 36v que alimentan una ups de 1200w , el tema es que dispongo de 2 controladores de carga uno de 12v 20am y el otro de 12/24v 40amp , tengo disponibles 12 paneles solares de 50w , como puedo hacer el coneccionado para cargar las baterias en serie, se puede conectar 24 v a 2 baterias en serie y 12v a la restante de los 2 controladores de carga ? gracias de antemano.

  3. Muy bien explicado, pero ya que has puesto un caso práctico de como dimensionarlo, no he visto nada sobre las posibles situaciones que ‘dopan’ el rendimiento de los paneles y que puede hacer que la instalación pase apuros.

    Mi caso particular: Sistema de paneles con baterías (a 48v) para autoconsumo sin vertido a la red y 9,2Kw de potencia en paneles. El instalador afinó ‘al máximo’ la configuración y eso nos trajo problemas.

    Los días nublados de invierno (baja temperatura exterior) y/o la presencia de nieve aumentaba la irradiancia de los paneles y hacia que las cuerdas de paneles suministren mas voltaje del que el cargador de baterías MPPT acepta como valor máximo y abria el circuito por exceso de voltaje (en mi caso (FV >550V).

    Esto ya nos ocurrió un par de veces en invierno y hubo que solventarlo ‘de urgenia’ replanteando la configuración de las cuerdas de paneles (de 2 a 3 cuerdas y un cargador MPPT adicional).

    Lo he puesto como caso práctico de lo que ocurre por ir a afinar ‘demasiado’ y encontrarte con situaciones en las que los paneles llegan a dar mas que los valores nominales por situaciones ‘demasiado favorables’ (solo he visto el caso de temperatura elevada como factor de ‘derating’).

    • Alfonso,

      Gracias por tu aporte. En el articulo se comenta la influencia de la temperatura en el rendimiento de los paneles, aunque como bien dices, puede haber otros muchos factores.

      Saludos.

  4. quiciera saber sin en el peru hay alguna institucion para recibir cursos y obtener el certificado

  5. Johanna Villasmil Contestar

    La energía solar es uno de los métodos más beneficiosos de producción de energía en la actualidad porque es una inversión que favorece en el tiempo y que además ayuda al ambiente que tanto nos necesita. La utilización de otros tipos de energía están acabando con la vida natural del mundo y una de las soluciones más prácticas es cambiar esos tipos de energía como una muestra de apoyo a las generaciones futuras.

  6. Alguien podría aclararme el estado de las subvenciones? Esto es un factor determinante para conocer a amortización de la inversión?
    Gracias

  7. hola , quisiera saber como se conectan los paneles solares de forma cruzada???????????
    podria ayudarme
    de antemano muchas gracias

  8. julian alberto ponce Contestar

    muy pero muy interesante lo importante seria conseguir los elementos para hacer uno para mi vivienda y experimentar los ahorros

  9. Señores Buen dia quiciera saber de un instituto en Colombia en donde pudiese hacer el curso como tecnico certificado en la elaboracion de los paneles y las tecnicas en instalacion un curso en donde se trate todo para certificarse como tecnico-
    Agradezco su colaboracion con el tema

  10. Hola, me parece muy interesante. Tengo una sistema de calefacción de gasoil para una casa de unos 200mts2.La calefacción me sale carísima, vivo en Zaragoza y estoy informándome para instalar calefacción solar, pero en todas mis consultas me dicen que en Zaragoza, no es factible ya que no hay suficientes horas de sol en invierno. He oido hablar de los paneles solares termodinámicos pero aún no he encontrado a algún experto que me pueda hablar sobre si los podría adaptar a mi sistema de calefacción con radiadores. Gracias, parece que todos se han puesto de acuerdo para quitarme la idea de aprovechar el calor que nos da nuestro querido SOL!!!
    Gracias,
    Un saludo.
    Diana

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