¿Qué es la temperatura de operación de un panel solar?

La temperatura de operación de un panel solar es la temperatura que alcanzan las células fotovoltaicas cuando el módulo está funcionando y expuesto a unas determinadas condiciones de radiación solar, temperatura ambiente, viento y montaje.

Este dato es especialmente importante porque la temperatura de las células influye directamente en el comportamiento eléctrico del panel. En general, cuando la temperatura de las células aumenta, la tensión del módulo disminuye y también puede reducirse su potencia máxima.

Por eso, aunque pueda parecer lógico pensar que un día muy caluroso es ideal para producir energía solar, la realidad es algo diferente: los paneles necesitan radiación solar, pero las temperaturas excesivamente elevadas pueden reducir su rendimiento eléctrico.

Conocer la temperatura de operación permite interpretar correctamente una ficha técnica, estimar la producción real de los módulos y diseñar una instalación fotovoltaica teniendo en cuenta las condiciones climáticas de España.

¿Qué significa temperatura de operación?

La temperatura de operación es la temperatura que alcanza el panel, y especialmente sus células, mientras está funcionando bajo determinadas condiciones ambientales.

No debe confundirse con la temperatura ambiente.

Por ejemplo, si en una ciudad española la temperatura exterior es de:

30 °C

la temperatura de las células del panel puede ser considerablemente superior.

Cuando el módulo recibe radiación solar, una parte de esa energía se convierte en electricidad y otra parte se transforma en calor. Como consecuencia, la temperatura del módulo aumenta por encima de la temperatura del aire.

El Centro Común de Investigación de la Comisión Europea explica que la temperatura de los módulos aumenta por encima de la temperatura ambiente cuando reciben radiación solar y que el viento puede contribuir a refrigerarlos. 

¿La temperatura del panel es igual a la temperatura ambiente?

No.

Esta es una de las diferencias más importantes que hay que entender.

La temperatura ambiente es la temperatura del aire que rodea al panel.

La temperatura de operación de las células depende de varios factores adicionales, entre ellos:

• Temperatura ambiente.
• Irradiancia solar.
• Velocidad del viento.
• Tipo de módulo.
• Sistema de montaje.
• Separación entre panel y cubierta.
• Ventilación posterior.
• Materiales utilizados en el módulo.

La norma IEC 61215 señala precisamente que la temperatura de las células está influida principalmente por la temperatura ambiente, la irradiancia solar y la velocidad del viento. (studylib.es)

Por eso, un panel instalado sobre un tejado puede alcanzar temperaturas muy superiores a la temperatura que indica el termómetro exterior.

¿Por qué se calienta un panel solar?

Un panel solar recibe radiación del Sol durante su funcionamiento.

Una parte de esa radiación se transforma en electricidad mediante el efecto fotovoltaico.

El resto de la energía absorbida termina contribuyendo al calentamiento del módulo.

Por este motivo, cuando aumenta la irradiancia y existe poca ventilación, la temperatura del panel puede aumentar considerablemente.

El resultado es que la temperatura de las células puede ser mucho mayor que la temperatura ambiente.

¿Qué relación existe entre temperatura e irradiancia?

La irradiancia solar es uno de los principales factores que determinan la temperatura de operación.

Cuando aumenta la radiación solar que recibe el módulo, normalmente aumenta la energía absorbida por el panel y, con ello, su temperatura.

Por ejemplo, una situación con:

1.000 W/m² de irradiancia + poco viento + temperatura ambiente elevada

puede provocar una temperatura de célula considerablemente superior a la temperatura exterior.

Por eso, para analizar correctamente el rendimiento de un panel hay que considerar conjuntamente:

Irradiancia + temperatura ambiente + viento + montaje

¿Qué es la NOCT de un panel solar?

Uno de los parámetros que aparece habitualmente en las fichas técnicas es la NOCT, siglas de Nominal Operating Cell Temperature o Temperatura Nominal de Operación de la Célula.

La NOCT se desarrolló como una referencia para caracterizar el comportamiento térmico de los módulos bajo unas condiciones determinadas.

Tradicionalmente, las condiciones de referencia utilizadas para NOCT incluyen aproximadamente:

• 800 W/m² de irradiancia
• 20 °C de temperatura ambiente
• 1 m/s de velocidad del viento

Estas condiciones permiten comparar el comportamiento térmico de diferentes módulos. (studylib.es)

¿Qué es la NMOT?

Actualmente también es frecuente encontrar el término NMOT, correspondiente a Nominal Module Operating Temperature o Temperatura Nominal de Operación del Módulo.

La terminología ha evolucionado y actualmente pueden encontrarse tanto NOCT como NMOT, dependiendo del fabricante, la ficha técnica y la documentación utilizada.

La NMOT caracteriza la temperatura del módulo bajo unas condiciones de referencia determinadas y con el módulo funcionando cerca de su punto de máxima potencia. (studylib.es)

En la norma IEC 61215, las condiciones de referencia para determinar NMOT incluyen:

800 W/m² de irradiancia

20 °C de temperatura ambiente

1 m/s de viento

y una inclinación de aproximadamente 37° ± 5°. (studylib.es)

¿NOCT y NMOT son exactamente lo mismo?

No exactamente.

Aunque ambos parámetros se utilizan para describir el comportamiento térmico de un módulo fotovoltaico, existen diferencias en la forma en que se determinan.

La NMOT se mide con el módulo funcionando cerca del punto de máxima potencia, mientras que la NOCT tradicional estaba asociada a condiciones de circuito abierto.

Por esta razón, la NMOT suele ser algunos grados inferior a la antigua NOCT. (studylib.es)

En una ficha técnica moderna es recomendable comprobar cuál de los dos parámetros proporciona el fabricante y bajo qué estándar se ha obtenido.

¿Por qué es importante conocer la NOCT o NMOT?

Estos valores ayudan a comprender cómo se comportará el módulo en condiciones más cercanas a las reales que las condiciones estándar de laboratorio.

Las condiciones STC utilizan una temperatura de módulo de referencia de 25 °C y una irradiancia de 1.000 W/m² para caracterizar eléctricamente el módulo. (studylib.es)

En una instalación real, las células pueden alcanzar temperaturas bastante superiores.

Por eso, conocer la NOCT o NMOT permite realizar una estimación más realista de:

• Temperatura de las células.
• Tensión de funcionamiento.
• Potencia disponible.
• Rendimiento del módulo.
• Comportamiento del sistema en condiciones de alta temperatura.

¿Qué ocurre con la potencia cuando aumenta la temperatura?

Este es uno de los aspectos más importantes.

En los módulos fotovoltaicos de silicio, un aumento de la temperatura de las células suele provocar una reducción de la tensión.

Como la potencia eléctrica depende de la tensión y la corriente:

P = V × I

una reducción de la tensión puede provocar una disminución de la potencia máxima.

La IEC indica que la potencia de los módulos fotovoltaicos depende de la temperatura de la célula. (studylib.es)

Por eso, un panel puede producir menos potencia durante las horas más calurosas del día incluso cuando la irradiancia es elevada.

¿La corriente también cambia con la temperatura?

Sí, pero su comportamiento es diferente.

La corriente de cortocircuito (Isc) normalmente aumenta ligeramente con la temperatura, mientras que la tensión de circuito abierto (Voc) disminuye de forma más significativa.

Los fabricantes proporcionan estos cambios mediante coeficientes de temperatura.

Normalmente encontramos:

• Coeficiente de temperatura de Voc.
• Coeficiente de temperatura de Isc.
• Coeficiente de temperatura de Pmax.

Estos valores permiten estimar cómo se comportará el módulo cuando la temperatura se aleja de las condiciones de referencia. (studylib.es)

¿Qué es el coeficiente de temperatura de potencia?

El coeficiente de temperatura de potencia indica cuánto cambia la potencia máxima del panel cuando cambia la temperatura de sus células.

Normalmente se expresa en:

%/°C

y suele ser un valor negativo en módulos fotovoltaicos de silicio.

Por ejemplo, imaginemos un panel con:

Coeficiente de temperatura de Pmax = -0,40 %/°C

Esto significa que, de forma aproximada, por cada grado Celsius que aumente la temperatura de la célula respecto a la temperatura de referencia, la potencia máxima puede disminuir un 0,40 %.

Es importante tener en cuenta que este cálculo debe realizarse tomando como referencia la temperatura de célula o módulo correspondiente al dato del fabricante, no simplemente la temperatura ambiente.

Ejemplo sencillo del efecto de la temperatura

Imaginemos un panel de:

500 W

con un coeficiente de temperatura de potencia de:

-0,40 %/°C

Si la temperatura de referencia es 25 °C y las células alcanzan 50 °C, tenemos una diferencia de:

50 - 25 = 25 °C

La pérdida aproximada sería:

25 × 0,40 % = 10 %

Por tanto:

500 W × 0,90 = 450 W

En este ejemplo simplificado, el panel podría entregar alrededor de 450 W bajo esas condiciones, antes de considerar otras pérdidas.

Este cálculo es únicamente ilustrativo. En una instalación real deben utilizarse los coeficientes y parámetros específicos proporcionados por el fabricante.

¿Por qué un panel de 500 W puede producir menos de 500 W?

La potencia indicada en la ficha técnica corresponde a unas condiciones de ensayo determinadas.

Un panel de 500 W no significa que produzca 500 W constantemente.

Su potencia real dependerá de:

• Irradiancia.
• Temperatura.
• Orientación.
• Inclinación.
• Sombras.
• Suciedad.
• Ventilación.
• Estado del módulo.
• Pérdidas eléctricas.
• Condiciones del inversor.

La temperatura es uno de los factores que puede explicar por qué la potencia instantánea de un panel es inferior a su potencia nominal.

¿Qué temperatura puede alcanzar un panel solar?

No existe una temperatura máxima única que todos los paneles alcancen en funcionamiento.

La temperatura depende de las condiciones ambientales y del diseño de la instalación.

En determinadas situaciones de verano, especialmente con elevada irradiancia y poco viento, las células pueden alcanzar temperaturas muy superiores a la temperatura ambiente.

Por ejemplo, si el aire está a:

35 °C

no sería correcto asumir automáticamente que las células están también a 35 °C.

Pueden estar considerablemente más calientes.

Por eso, para realizar cálculos eléctricos precisos es necesario estimar la temperatura real de las células.

¿Cómo influye el viento en la temperatura del panel?

El viento puede ayudar a refrigerar el módulo.

Cuando existe circulación de aire alrededor de la parte posterior del panel, se facilita la transferencia de calor hacia el ambiente.

Por tanto:

Más ventilación → mejor disipación de calor → menor temperatura del módulo

El modelo utilizado por PVGIS, por ejemplo, incorpora tanto la temperatura ambiente como la irradiancia y la velocidad del viento para estimar la temperatura del módulo. (Joint Research Centre)

¿Por qué es importante dejar espacio entre el panel y el tejado?

La separación entre el panel y la cubierta permite que exista circulación de aire por la parte posterior del módulo.

Esto es especialmente importante en instalaciones sobre tejado.

Una instalación con buena ventilación posterior puede disipar mejor el calor que un módulo prácticamente pegado a la cubierta.

Además, la configuración de montaje es un factor que utilizan los modelos de simulación para estimar la temperatura del módulo. (SAM Repo)

Por eso, la estructura de montaje no solo cumple una función mecánica: también puede influir en el comportamiento térmico del sistema.

¿Una cubierta de tejas puede afectar a la temperatura?

Sí.

El tipo de cubierta y la separación existente entre el panel y el tejado pueden modificar las condiciones de ventilación.

Una cubierta con buena separación posterior permite una mayor circulación de aire.

En cambio, cuando el módulo está muy próximo a la superficie del tejado, la disipación térmica puede ser menor.

Por este motivo, al diseñar una instalación fotovoltaica sobre cubierta hay que considerar tanto la resistencia mecánica como la ventilación.

¿Qué ocurre con los paneles instalados sobre una cubierta plana?

En una cubierta plana normalmente se utilizan estructuras inclinadas para colocar los módulos.

La separación y la configuración de estas estructuras pueden influir en la ventilación posterior.

Además, es importante estudiar:

• Distancia entre filas.
• Orientación.
• Inclinación.
• Sombras entre módulos.
• Cargas de viento.
• Acceso para mantenimiento.

El diseño debe buscar un equilibrio entre captación solar, ventilación, aprovechamiento de superficie y seguridad estructural.

¿La temperatura afecta a Voc?

Sí.

La tensión de circuito abierto (Voc) disminuye cuando aumenta la temperatura de las células.

Este comportamiento es especialmente importante para el dimensionamiento eléctrico de los strings.

También es importante analizar la situación contraria: las bajas temperaturas pueden aumentar la tensión del módulo.

Por eso, al dimensionar un string no solo hay que considerar las condiciones de máxima temperatura, sino también las temperaturas mínimas esperadas en la ubicación.

¿La temperatura afecta a Vmp?

Sí.

La tensión en el punto de máxima potencia (Vmp) también cambia con la temperatura.

Generalmente, al aumentar la temperatura de las células, la tensión de operación disminuye.

Esto modifica el punto de máxima potencia del módulo y puede afectar a la tensión a la que trabaja el string conectado al inversor.

Por eso, los rangos de tensión de entrada y MPPT del inversor deben comprobarse considerando las temperaturas de funcionamiento previstas.

¿La temperatura afecta a Imp?

Sí, aunque normalmente el efecto sobre la corriente es menor que sobre la tensión.

La corriente de máxima potencia (Imp) puede aumentar ligeramente con la temperatura, mientras que la tensión disminuye.

Como consecuencia, el efecto global sobre la potencia suele ser negativo cuando aumenta la temperatura de las células.

Los fabricantes proporcionan los coeficientes de temperatura correspondientes en la ficha técnica del módulo.

¿Qué diferencia hay entre temperatura ambiente y temperatura de célula?

Podemos resumirlo así:

Temperatura ambiente: temperatura del aire alrededor del panel.

Temperatura de módulo: temperatura del propio módulo.

Temperatura de célula: temperatura de las células fotovoltaicas, que es especialmente importante para determinar el comportamiento eléctrico.

En muchas aplicaciones fotovoltaicas, la temperatura de célula es el parámetro más relevante para estudiar las variaciones de tensión y potencia.

¿Cómo afecta la temperatura a la eficiencia del panel?

En general, el aumento de la temperatura de las células reduce la eficiencia eléctrica de los módulos de silicio.

Esto significa que, aunque el panel reciba una cantidad elevada de radiación solar, una temperatura elevada puede reducir la cantidad de electricidad obtenida por cada unidad de radiación recibida.

Por ello, el rendimiento térmico es una característica importante al comparar módulos fotovoltaicos.

¿Es mejor un panel con un coeficiente de temperatura más bajo?

En términos generales, un coeficiente de temperatura de potencia menos negativo es favorable para condiciones de alta temperatura.

Por ejemplo, entre:

-0,30 %/°C

y:

-0,45 %/°C

el primero implica una menor pérdida relativa de potencia por cada grado de aumento de temperatura, manteniendo iguales el resto de condiciones.

Sin embargo, el coeficiente de temperatura no debería ser el único criterio para elegir un panel.

También hay que considerar:

• Potencia nominal.
• Eficiencia.
• Tecnología de células.
• Degradación.
• Garantías.
• Coeficientes de Voc e Isc.
• Dimensiones.
• Carga mecánica.
• Comportamiento en condiciones de baja irradiancia.
• Compatibilidad con el inversor.

¿Cómo afecta la temperatura de operación a una instalación en España?

España presenta una gran diversidad climática.

No tendrá las mismas condiciones térmicas una instalación ubicada en:

• Andalucía.
• Madrid.
• Galicia.
• Cataluña.
• Comunidad Valenciana.
• Castilla y León.
• Canarias.

Por eso, el diseño de una instalación fotovoltaica debe considerar las temperaturas mínimas y máximas previsibles en la ubicación concreta.

En zonas con veranos muy calurosos, el análisis térmico adquiere especial importancia porque las temperaturas elevadas pueden provocar una reducción de la tensión y de la potencia de los módulos.

¿Los paneles producen menos en verano?

No necesariamente producen menos energía total.

Durante el verano suele existir una mayor disponibilidad de radiación solar y más horas de luz, lo que puede favorecer una producción energética elevada.

Sin embargo, durante las horas de mayor temperatura, el rendimiento instantáneo de los módulos puede reducirse.

Por eso puede darse una situación aparentemente contradictoria:

Mucho Sol + mucha temperatura = elevada producción, pero menor potencia de la que se obtendría con esa misma irradiancia a menor temperatura.

¿Qué ocurre durante una ola de calor?

Durante una ola de calor pueden combinarse:

• Temperatura ambiente elevada.
• Alta irradiancia.
• Temperatura de célula elevada.
• Menor potencia instantánea.
• Mayor demanda eléctrica en determinados edificios.

La instalación puede seguir funcionando con normalidad si todos sus componentes están correctamente diseñados y dentro de sus rangos de funcionamiento.

Sin embargo, la producción instantánea de los módulos puede verse afectada por las altas temperaturas.

¿El calor puede dañar un panel solar?

Los módulos fotovoltaicos están diseñados para funcionar en condiciones ambientales exigentes y deben cumplir los estándares correspondientes.

Sin embargo, existe una diferencia entre funcionar a una temperatura elevada y superar los límites de operación especificados por el fabricante.

Por eso es importante consultar siempre la ficha técnica del módulo y comprobar:

• Temperatura de operación.
• Temperatura máxima del sistema.
• Coeficientes de temperatura.
• Tensión máxima del sistema.
• Condiciones de instalación.

El correcto diseño y montaje ayudan a mantener los equipos dentro de sus condiciones previstas.

¿Cómo calcular aproximadamente la temperatura de operación?

Existen diferentes modelos para estimar la temperatura del módulo.

Una aproximación sencilla basada en NOCT puede utilizarse para obtener una primera estimación de la temperatura de célula.

De forma simplificada:

Tc ≈ Ta + G × (NOCT - 20) / 800

donde:

Tc = temperatura estimada de célula.

Ta = temperatura ambiente.

G = irradiancia sobre el módulo.

NOCT = temperatura nominal de operación de célula.

Por ejemplo, si tenemos:

Ta = 30 °C

G = 1.000 W/m²

NOCT = 45 °C

la estimación sería:

Tc ≈ 30 + 1.000 × (45 - 20) / 800

Tc ≈ 61,25 °C

Esto es una aproximación simplificada. Los modelos modernos pueden incorporar también la velocidad del viento, el tipo de montaje y las características específicas del módulo. PVGIS, por ejemplo, utiliza un modelo térmico que incorpora temperatura ambiente, irradiancia y viento. (Joint Research Centre)

¿Por qué este cálculo es importante para el inversor?

La temperatura de las células modifica la tensión del módulo.

Por tanto, si tenemos varios paneles conectados en serie, la temperatura afecta a la tensión total del string.

Esto es importante para comprobar que el sistema permanece dentro de:

• Tensión máxima del inversor.
• Rango MPPT.
• Tensión mínima de arranque.
• Corriente máxima de entrada.
• Tensión máxima del sistema.

Especialmente en climas con temperaturas muy bajas, la tensión de circuito abierto puede aumentar, por lo que debe comprobarse el escenario de temperatura mínima.

¿Cómo elegir un panel solar para zonas cálidas?

Si la instalación estará ubicada en una zona con temperaturas elevadas, conviene prestar atención a:

Coeficiente de temperatura de Pmax

Un coeficiente menos negativo suele ser favorable frente a temperaturas elevadas.

Coeficiente de Voc

Es importante para conocer cómo cambia la tensión con la temperatura.

Eficiencia del módulo

Una mayor eficiencia puede ayudar a aprovechar mejor la superficie disponible, aunque debe analizarse junto con el resto de características.

Sistema de montaje

Una buena separación respecto a la cubierta favorece la ventilación.

Calidad del módulo

La calidad de los materiales y de la fabricación es importante para el comportamiento a largo plazo.

¿Cómo reducir el impacto de la temperatura?

No podemos controlar la temperatura ambiente, pero sí podemos diseñar la instalación para favorecer la disipación térmica.

Algunas medidas son:

• Dejar una separación adecuada entre panel y cubierta.
• Favorecer la ventilación posterior.
• Evitar instalaciones que bloqueen innecesariamente el flujo de aire.
• Seleccionar módulos con buenos coeficientes de temperatura.
• Realizar un correcto diseño de strings.
• Comprobar los límites térmicos del inversor.
• Mantener los módulos en buenas condiciones.
• Realizar un correcto diseño de la estructura.

¿La temperatura afecta a toda la instalación fotovoltaica?

Sí.

Aunque el panel es uno de los elementos donde el efecto térmico resulta más evidente, otros componentes también tienen límites de temperatura.

Por ejemplo:

• Inversores.
• Baterías.
• Reguladores.
• Protecciones.
• Cables.
• Cuadros eléctricos.

Cada equipo tiene unas condiciones de funcionamiento determinadas.

Por eso, el diseño térmico de una instalación debe contemplar todos los componentes y no únicamente los módulos.

¿Qué información debes buscar en la ficha técnica?

Cuando estés comparando paneles solares, presta especial atención a:

Temperatura de operación

NOCT/NMOT

Coeficiente de temperatura de Pmax

Coeficiente de temperatura de Voc

Coeficiente de temperatura de Isc

Temperatura máxima del sistema

Potencia máxima

Voc

Vmp

Isc

Imp

Estos datos permiten entender cómo se comportará el módulo en diferentes condiciones ambientales.

Temperatura de operación vs. condiciones STC

Es importante no confundir ambos conceptos.

Las condiciones STC se utilizan para comparar la potencia eléctrica de los módulos bajo unas condiciones estandarizadas.

Por otro lado, la NOCT/NMOT proporciona información sobre el comportamiento térmico del módulo bajo unas condiciones de operación de referencia diferentes.

Podemos resumirlo así:

STC → comparación eléctrica bajo condiciones estándar

NOCT/NMOT → referencia del comportamiento térmico en condiciones de operación

La IEC utiliza 1.000 W/m² y 25 °C para las mediciones eléctricas de referencia STC, mientras que la NMOT se determina bajo un entorno de referencia de 800 W/m², 20 °C de temperatura ambiente y 1 m/s de viento. (studylib.es)

Conclusión

La temperatura de operación de un panel solar es un parámetro fundamental para comprender cómo se comportará una instalación fotovoltaica en condiciones reales.

La temperatura de las células no es igual a la temperatura ambiente. Cuando un panel recibe radiación solar, su temperatura aumenta y puede alcanzar valores considerablemente superiores a los registrados por un termómetro.

Este aumento de temperatura tiene un efecto especialmente importante sobre la tensión del módulo, que generalmente disminuye a medida que aumenta la temperatura. Como consecuencia, la potencia máxima disponible también puede reducirse.

Por eso, al diseñar una instalación fotovoltaica en España es importante analizar la NOCT o NMOT, los coeficientes de temperatura, la irradiancia, la ventilación, el sistema de montaje y las temperaturas extremas de la ubicación.

Además, conocer estos parámetros permite seleccionar correctamente los módulos, dimensionar los strings y comprobar que el inversor trabaja dentro de sus rangos de tensión y corriente.

En definitiva, un panel solar no funciona a la misma temperatura que el ambiente. La combinación de irradiancia, temperatura y viento determina su temperatura real de operación y, por tanto, parte de su comportamiento eléctrico.