Entiende la tecnología
Herramientas para entender la energía solar y sus aplicaciones
¿Cuánta potencia genera un panel solar en condiciones reales?
Supongamos que tenemos una aplicación solar y que tras hacer el análisis concluimos que se requiere un panel de 100W. Sin embargo, al medir en condiciones reales el panel sólo genera 70W, ¿Cuál es la razón de este desfase?
Lo primero es entender que el valor reportado por el fabricante del panel es un valor estándar en condiciones de laboratorio. Estas condiciones incluyen radiación directa de 1000 W/m2, una temperatura del panel de 25ºC y un espectro solar acorde con masa de aire AM1.5G (camino que los rayos del sol recorren en la atmósfera). Sin embargo, las condiciones reales pueden diferir mucho de las condiciones de laboratorio:
- Dependiendo del nivel de nubosidad y la altura sobre el nivel del mar se puede tener mayor o menor radiación solar con lo cual la densidad de potencia no será exactamente 1000 W/m2. En muchas regiones de Colombia se presenta mucha nubosidad con lo cual la densidad de potencia es más cercana a 800 W/m2.
- Para las condiciones climáticas en el país, un panel solar expuesto a radiación solar directa aumenta su temperatura hasta 65ºC aproximadamente. Esta temperatura difiere considerablemente de la temperatura estándar de 25ºC. Esto es muy relevante porque la potencia generada por el panel se reduce a mayor temperatura. Sólo por esta razón, nuestro panel estándar de 100W puede caer a valores entre 75 – 88 W.
- Finalmente, el espectro solar depende mucho de la latitud y de la altitud. Difícilmente se corresponderá a la condición de laboratorio AM1.5G.
Por las anteriores razones es que encontramos que al evaluar un panel solar de potencia estándar 100W en condiciones reales puede generar sólo 70W. Acá estamos suponiendo que el panel es probado con radiación solar directa y a una hora cercana al mediodía. Si se presentan perdidas mayores puede deberse a problemas con la manufactura del panel. Esta realidad hace imprescindible probar la tecnología en condiciones reales de operación. En MasLightSolar partimos de la verificación de tecnología para dimensionar adecuadamente nuestros productos solares.
Criterios de durabilidad para garantizar que una luminaria durará en el tiempo
Es posible que inicialmente una luminaria funcione adecuadamente pero ¿cómo garantizar que durará en el tiempo? Para ello hay que garantizar un buen diseño eléctrico. Determinar esto puede ser complejo debido a la multitud de variables involucradas asociadas al panel solar, la batería, la luz LED y el sistema de control. Sin embargo, existe una forma muy simple recomendada por la Alianza internacional Solar. Se basa en tres criterios asociados a la potencia real del panel solar (Psolar en W). la potencia que consume la luz LED (PLED en W), la energía total almacenada en la batería (EBatería en W) y la energía que consume la luminaria dependiendo de su perfil de uso (ELED en Wh). Los tres criterios son los siguientes:
Por ejemplo, el reflector de 100W MasLightSolar tiene los siguientes valores: Criterio 1 = 3.5, Criterio 2 = 0.7 y Criterio 3 = 0.3 lo cual indica que su diseño es adecuado para durar en el tiempo
Lúmenes: el nuevo estándar para comparar luces
En el pasado las luces más comunes eran las incandescentes. En particular, los bombillos más populares eran los de 100 y 60 Watts (W). Aunque los watts se refieren a la potencia eléctrica que consumen los bombillos, se convirtieron en la forma estándar de medir la luminosidad de una lámpara. Por ejemplo, el bombillo de 100 W era más brillante que el de 60 W.
Con el desarrollo de las luces LED se logró producir la misma cantidad de luz usando menos potencia eléctrica. Así por ejemplo, la luz producida un bombillo incandescente de 100 W era igualada por un bombillo LED de tan solo 15 W. Es decir, la tecnología LED es mucho más eficiente! Entonces, ¿cómo se mide la cantidad de luz que produce los bombillos si uno de 100 W incandescente produce lo mismo que uno LED de 15W? Claramente usar watts para medir la luz ya no es práctico. En este contexto se comenzó a usar la medida adecuada para la potencia lumínica: los lúmenes (lm). La siguiente gráfica muestra la equivalencia entre la tecnología LED y la tecnología incandescente para varias potencias eléctricas (W) y sus correspondientes potencias lumínicas (lm).
¿Cómo funciona una luminaria solar? Partes principales
1. Luces
LEDs de alta eficiencia. Típicamente su color es blanco frío (azulado), cálido (amarilloso) o neutro (intermedio). Dependiendo la aplicación la luz tiene diferentes distribuciones desde muy dirigida (ej. una linterna) hasta muy difusa (ej. un bombillo común).
Puntos clave: lúmenes, distribución de luz.
2. Reflector
Permite extraer y direccionar la luz.
Puntos clave: geometría, reflectividad.
3. Carcasa
Protege los elementos electrónicos. Debe evitar el ingreso de polvo y agua (mínimo IP65). Adicionalmente debe tener un diseño que le permite disipar el calor eficientemente.
Puntos clave: IP, disipación de calor.
4. Panel solar
Capta la energía del sol y la convierte en electricidad. Dicha generación depende de la potencia del panel y de las condiciones climaticas específicas de donde se instala. Se verifica que el panel si tenga la potencia real suficiente para cargar la batería.
Puntos clave: potencia, tipo de celda.
5. Sistema de control
Encargado de la gestión electrónica. Recibe la energía que genera el panel solar, carga y descarga la batería, y controla el encendido/apagado de la luz. De esta gestión depende en gran parte la durabilidad de la lámpara.
Puntos clave: algoritmo control, eficiencia.
6. Batería
Almacena la energía. Debe tener la capacidad suficiente para soportar la operación de la lámpara. Es crítico que sea bien gestionada para aumentar su vida útil, es decir que tenga múltiples protecciones para que no se sobre cargue/ sobre descargue.
Puntos clave: energía almacenada, capacidad.
Luminarias solares – Distribución de luz y atributos
Todas las fuentes luminosas tienen una distribución de luz característica. En un extremo están las luces dirigidas y en el otro extremo están las luces difusas. La selección de la distribución de la luz dependerá de la aplicación que se busca para la luminaria solar.
Dirigida
Uso en linternas y chorros de luz
para iluminar espacios, edificios y
monumentos. La luz es más
“brillante” porque se dirige hacia
una zona relativamente pequeña.
Intermedia
Uso en espacios públicos o
transitados. Buscan iluminar
uniformemente el suelo. Una mayor
iluminación al nivel del suelo requiere
una lámpara con más lúmenes.
Difusa
Uso en sitios interiores y
decoración. Se busca que la luz se
difunda en todo el lugar. Tal es el
caso de bombillos y luces
decorativas de piso.
