El aumento de la velocidad del viento podría causar pérdidas de rendimiento fotovoltaico

Una nueva investigación de la Universidad española de Alcalá revela que una mayor velocidad del viento puede provocar desajustes y pérdidas de rendimiento energético en las centrales solares. En “Energy losses in photovoltaic generators due to wind patterns” (Pérdidas de energía en generadores fotovoltaicos debidas al viento), publicado recientemente en Communications Engineering, los investigadores cuestionan la creencia convencional de que el aumento de la velocidad del viento beneficia a las plantas fotovoltaicas montadas en el suelo al mejorar la refrigeración de los módulos solares.

“En estos casos anteriores, la interfaz módulo/flujo de aire es pequeña para apreciar un desarrollo completo del flujo de aire en condiciones naturales”, señalan los científicos. “En los grandes generadores fotovoltaicos expuestos a patrones de viento, la temperatura del módulo depende de su posición dentro de ellos, ya que el flujo de aire afecta a la forma en que el módulo intercambia calor con él. Esta es la razón por la que el aumento de la velocidad del viento no trajo necesariamente el mejor rendimiento fotovoltaico”.

Los investigadores realizaron mediciones reales en un sistema fotovoltaico situado en la Universidad Politécnica de Madrid, compuesto por 21 módulos orientados al sur, cada uno con una potencia de 245 W. Utilizaron una cámara termográfica para medir las temperaturas transitorias resultantes de ligeras fluctuaciones del viento en una sola célula. Además, se registraron la temperatura y la tensión en varios puntos del sistema fotovoltaico utilizando detectores de temperatura por resistencia.

Sus hallazgos indican que cuando el sistema se enfrenta a vientos en contra, experimenta mayores pérdidas por desajuste en comparación con los vientos que vienen de atrás. En concreto, la pérdida diaria de energía con vientos de cara fue del 0,28%, mientras que los vientos de cola redujeron la producción de energía en un 0,21%. En las mismas condiciones, pero con velocidades de viento inferiores, los vientos de cara provocaron una pérdida de desajuste del 0,25%, mientras que los vientos de cola causaron una pérdida del 0,17%. En días de viento muy flojo o inexistente, la pérdida observada fue del 0,13%.

“En otras palabras, una disminución de las pérdidas de energía con la disminución de la velocidad del viento”, dijo el grupo. “Este argumento aparentemente contraintuitivo sigue la teoría de la mecánica de fluidos, ya que la interacción del viento con el generador fotovoltaico induce variaciones del flujo de aire que modifican la transferencia de calor de los módulos al aire. El comportamiento térmico que provoca estas pérdidas está intrínsecamente ligado a las propiedades del flujo de aire”.

Los investigadores también descubrieron que las pérdidas mensuales por desajuste siguen los mismos patrones que las pérdidas diarias.

“Como la vida útil típica de una central fotovoltaica puede durar algunas décadas, esto debe representar una importante fuente de incertidumbre para garantizar la fiabilidad de las centrales fotovoltaicas”, explicaron. “Esto sugiere que deben tenerse en cuenta los patrones de viento locales, hasta ahora depreciados para las estimaciones energéticas, para una estimación energética adecuada durante su vida útil”.