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Paneles solares bifaciales: Características y funcionamiento

Los paneles solares bifaciales son paneles que producen energía por ambas caras de la célula fotovoltaica. Descubre cómo funcionan, cuáles son sus ventajas y mucho más.

Los paneles solares bifaciales, como su nombre indica, aprovechan la radiación solar a través de una doble capa de vidrio colocada en la parte posterior de la célula fotovoltaica.

Esta capacidad de absorber los rayos solares desde ambos lados es posible gracias al llamado coeficiente de Albedo, un parámetro que mide la capacidad de reflexión de un objeto.

El valor de Albedo de la superficie tiene un impacto directo en el rendimiento de los paneles solares bifaciales, cuyo aumento productivo depende de la posibilidad de aprovechar también la porción de luz reflejada. Además de este factor clave, también es fundamental que la estructura en la que se instala el panel permita que la luz reflejada alcance la parte posterior del módulo, minimizando las sombras causadas por el sistema de soporte.

Para comprender cuánta radiación solar incide en un punto, además de hacer referencia a datos astronómicos y ambientales de radiación directa o difusa, te sugiero utilizar un software fotovoltaico que te ofrece la posibilidad de incluir los valores de albedo en el análisis de rendimiento de los paneles solares.

¿Qué son los paneles solares bifaciales?

Los paneles solares bifaciales son un tipo de paneles que permiten capturar la energía solar y, por lo tanto, producir energía eléctrica, tanto en la parte frontal como en la posterior de la célula fotovoltaica.

En pasado, se adoptaba sobre todo en ámbitos muy específicos debido a sus elevados costes en comparación con los módulos convencionales. Sin embargo, gracias al desarrollo tecnológico y a la estandarización de la producción, los costes han bajado y los paneles solares bifaciales se perfilan como una opción competitiva también para aplicaciones más generalizadas.

Desde el punto de vista constructivo, estos paneles no presentan grandes diferencias con respecto a los monofaciales, excepto por un elemento fundamental: la falta de la capa de material plástico que normalmente impide el paso de la luz en la superficie inferior. En este caso, la célula fotovoltaica está encerrada entre dos vidrios que permiten que la luz penetre desde ambos lados.

Paneles solares bifaciales: ¿cómo funcionan?

El funcionamiento del sistema fotovoltaico bifacial se basa en el concepto del Factor de Albedo de la superficie donde se instalan los módulos.

El albedo mide la capacidad de reflexión de la radiación luminosa de una superficie u objeto y se define como la relación entre la radiación solar incidente y reflejada por una superficie. Depende de las características de la superficie misma (por ejemplo, el color) y de la longitud de onda de la radiación considerada.

Radiation-reflection

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En resumen, el albedo es la capacidad reflectante de una superficie y se expresa en porcentaje o en número puro.

¿Cómo varía el coeficiente de Albedo?

Considerando la radiación solar, el albedo puede variar entre:

  • 0 = valor mínimo, superficie perfectamente negra (inexistente en la naturaleza) que absorbe toda la radiación solar (por lo tanto, no refleja la luz en absoluto);
  • 1 = valor máximo, correspondiente a una superficie perfectamente blanca (inexistente en la naturaleza) que refleja toda la radiación solar.

Por lo tanto, un factor de albedo del suelo del 10% significa que, si la radiación solar recibida por el suelo es de 1 kilovatio, la cantidad reflejada es de 100 vatios.

Ejemplos de Albedo

  • las superficies oscuras de los edificios tienen un bajo albedo, no superior a 0.27;
  • las superficies claras pueden alcanzar valores de hasta 0.6;
  • el hielo y la nieve, por otro lado, tienen un albedo de aproximadamente 0.75.

A medida que aumenta el albedo de una superficie, aumenta la cantidad de luz que se refleja. Por lo tanto, esto se traducirá en una mayor producción de energía por parte de los paneles solares bifaciales.

Paneles solares bifaciales: instalación

El rendimiento de un sistema fotovoltaico no depende únicamente de la capacidad reflectante de la superficie, sino también de otros factores relacionados con la instalación de los módulos bifaciales. Para que el módulo pueda expresar plenamente su potencial, es esencial cumplir con ciertas condiciones.

La producción de energía desde la parte posterior de la célula bifacial será óptima en presencia de los siguientes factores:

  • la superficie donde se instala el módulo es reflectante;
  • el ángulo de inclinación o la altura respecto a la superficie son mayores;
  • ausencia de sombras en la parte posterior del generador fotovoltaico, causadas, por ejemplo, por componentes estructurales como rieles de fijación.

Las superficies ideales para la instalación de un sistema fotovoltaico bifacial incluyen el cemento claro, la membrana blanca o las superficies cubiertas de grava clara, que pueden reflejar hasta el 80% de la luz incidente. Sin embargo, incluso si se instalan en superficies no óptimas como césped o chapa galvanizada, un módulo bifacial garantiza un rendimiento superior en comparación con un módulo estándar con características similares.

En general, cuanto mayor sea la distancia entre el módulo y el suelo, mejor será el rendimiento bifacial. Por lo tanto, se recomienda evitar instalaciones a ras de la superficie, como techos o terrenos, ya que esto puede limitar la reflexión de la luz.

Para maximizar el rendimiento, basta con elevar el módulo del suelo o del techo o aumentar el ángulo de inclinación para permitir una mejor reflexión de la luz. Las aplicaciones óptimas para la instalación de un sistema fotovoltaico bifacial incluyen techos planos, terrenos o marquesinas.

Pros y contras de los paneles solares bifaciales

Uno de los principales beneficios de estos paneles es la capacidad de aprovechar la luz reflejada en la parte posterior, lo que permite un aumento en la producción de energía que puede variar entre el 10% y el 25% más que los módulos monofaciales.

Esta característica es particularmente ventajosa para las grandes instalaciones en tierra, que aún están sujetas a largos períodos de retorno de la inversión. Por lo tanto, es esencial instalar componentes bifaciales capaces de garantizar un alto rendimiento y una producción confiable.

Según un estudio realizado por la IEA en 2020, durante el año de la pandemia y los incentivos para la construcción, se registró un aumento significativo en la instalación de módulos bifaciales. Este aumento representó el 12% del mercado, y se espera un aumento adicional del 30% para 2030. Algunas estimaciones indican que para 2025, los módulos bifaciales podrían cubrir hasta el 40% del mercado.

Otra ventaja es su extrema versatilidad. Este tipo de sistema puede instalarse en grandes techos planos con superficies reflectantes, en instalaciones agrovoltaicas, marquesinas fotovoltaicas para la recarga de vehículos eléctricos, en instalaciones fotovoltaicas flotantes o integradas en las fachadas de los edificios.

No se registran limitaciones, excepto aquellas relacionadas con la necesidad inevitable de cumplir con los requisitos técnicos para aprovechar el principio físico en el que se basa el funcionamiento del sistema fotovoltaico bifacial.

Requisitos para aprovechar las ventajas de los paneles solares bifaciales

El aprovechamiento total de las capacidades de los paneles solares bifaciales es un aspecto a considerar desde la fase de diseño. Depende de la cantidad de luz que logra llegar a la superficie inferior del panel. En casos de instalación en techos, por lo tanto, es esencial contar con cubiertas claras que reflejen la luz lo más posible.

Si los paneles se colocan en superficies oscuras, como chapa oscura, la ventaja derivada del uso de paneles bifaciales se ve prácticamente anulada. En instalaciones residenciales más comunes, como las de tejas, aún se puede lograr un aumento en la productividad, aunque sea mínimo.

Hoy en día, es de vital importancia prever en las renovaciones de edificios comerciales e industriales el uso de cubiertas aislantes claras. Esto no solo permite aprovechar al máximo las capacidades de los módulos bifaciales, sino que también contribuye a minimizar el sobrecalentamiento debido a la radiación solar, reduciendo así la necesidad de refrigeración del edificio en verano.

Fotovoltaico bifacial y renovación de instalaciones

El aumento de potencia obtenido con el uso de los módulos bifaciales se traduce en una mayor producción de energía eléctrica. Este aspecto, especialmente relevante en instalaciones industriales, requiere un diseño cuidadoso de cada componente del sistema fotovoltaico. Además, presta especial atención a los inversores para evitar posibles problemas operativos.

Por lo tanto, también es fundamental prestar atención en caso de intervenciones de renovación o repotenciación. En estas situaciones, que implican la actualización de un sistema fotovoltaico existente para mejorar su eficiencia, el uso de módulos bifaciales ciertamente representa una opción ventajosa.

¿Cuánto cuesta el fotovoltaico bifacial?

Hasta hace poco, la instalación de paneles solares bifaciales implicaba un aumento del 50% en comparación con los paneles tradicionales. Sin embargo, en los últimos tiempos, esta diferencia se ha reducido considerablemente hasta casi desaparecer. Todo esto gracias al aumento de la producción a gran escala que promete reducir aún más los costes en el futuro.

Además, en cuanto a la instalación, no se requieren precauciones o componentes diferentes para los sistemas con paneles bifaciales. Generalmente, se siguen los mismos estándares de las instalaciones tradicionales, con algunas excepciones.

Sistema fotovoltaico bifacial de última generación: el tipo HJT

El sistema fotovoltaico bifacial es una invención presente desde hace varios años que ha experimentado una verdadera revolución tecnológica. Entre las diversas innovaciones, destacan especialmente los paneles HJT.

La sigla HJT (Hetero Junction Technology) significa tecnología de unión heterogénea. Como indica el término en inglés, la producción se realiza mediante el uso de una tecnología de unión heterogénea de silicio amorfo y cristalino.

La tecnología HJT combina, por lo tanto, las mejores ventajas del silicio cristalino tipo N y de la película delgada y permite:

  • una eficiencia de la célula superior al 24% y una eficiencia del panel superior al 22%;
  • un coeficiente de temperatura más bajo (es solo -0,24%);
  • una tasa de degradación anual muy baja (solo del 0,4%);
  • ausencia de efectos LID (degradación inducida por la luz) y PID (degradación inducida por el potencial).
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