Los paneles solares bifaciales generan energía solar tanto de la luz solar directa como de la luz reflejada (albedo), lo que significa que son esencialmente paneles de doble cara.
Esta es una gran diferencia con respecto a los paneles solares monofaciales más comunes, que sólo generan energía a partir del lado que mira al sol.
La energía solar bifacial no es nueva. De hecho, las primeras células solares producidas por los Laboratorios Bell en 1954 eran bifaciales. Sin embargo, a pesar de su potencial para aumentar la eficiencia, los paneles solares bifaciales no tienen la adopción generalizada de los paneles solares monofaciales, debido en parte a su coste relativo, así como a las condiciones ambientales más específicas que requieren.
Tabla de contenidos
Cómo funcionan las células solares bifaciales
Al capturar el albedo además de la luz solar directa, la cantidad de electricidad generada por cada panel bifacial aumenta, lo que significa que es necesario instalar menos paneles solares.
A diferencia de los paneles solares monofaciales, están hechos de vidrio transparente, lo que permite que parte de la luz pase y se refleje en la superficie inferior. Para aumentar aún más la cantidad de luz que pasa, utilizan vidrio en lugar de marcos metálicos o líneas de rejilla para mantenerlos en su sitio. El cristal está templado para reducir los arañazos. Por lo demás, funcionan exactamente igual que otros paneles fotovoltaicos (FV), utilizando silicio cristalino para absorber la luz solar y convertirla en corriente eléctrica. La parte trasera de un panel solar bifacial suele compartir sus circuitos con la parte delantera, aumentando así la eficiencia sin aumentar los circuitos.
Paneles solares bifaciales frente a monofaciales
Los paneles bifaciales pueden generar hasta un 9% más de electricidad que los monofaciales, según una investigación reciente del Laboratorio Nacional de Energías Renovables (NREL), una división del Departamento de Energía de EEUU. Al igual que ocurre con los paneles monofaciales de mayor eficiencia, esto significa que hay que instalar menos paneles -así como el hardware asociado, como los soportes de los paneles, los inversores y los cables-, lo que reduce tanto los costes del hardware como los de la mano de obra.
La tecnología solar fotovoltaica es menos eficiente a altas temperaturas, lo que da a los paneles bifaciales otra ventaja. Como están hechos de vidrio sin el soporte de aluminio que absorbe el calor de los paneles monofaciales, tienen temperaturas de trabajo más bajas, lo que aumenta su eficiencia.
Los paneles bifaciales no necesitan estar conectados a tierra, ya que carecen de marcos metálicos que puedan conducir la electricidad. Y como su construcción los hace más duraderos, suelen tener garantías más largas: 30 en lugar de 25 años para los paneles monofaciales.
Debido a que los paneles bifaciales dependen más de la radiación solar difusa, son más eficientes que los monofaciales en climas nublados, o en cualquier lugar donde haya menos luz solar directa y un mayor porcentaje de insolación indirecta y difusa. Por la misma razón, los paneles bifaciales son más eficientes durante periodos más largos del día, cuando todavía hay luz solar difusa pero ninguna que incida directamente sobre los paneles.
Los paneles bifaciales también pueden beneficiarse más de seguidores solares para seguir el sol a lo largo del día. Con el seguimiento, un estudio ha demostrado que la electricidad generada aumenta en un 27% respecto a los paneles monofaciales, y en un 45% respecto a los paneles bifaciales de inclinación fija. Otro estudio con resultados similares determinó que los paneles bifaciales con seguimiento solar reducían el coste de la electricidad en un 16%.
¿Dónde se suelen instalar los paneles solares bifaciales?
Los paneles solares bifaciales son más adecuados sobre superficies muy reflectantes, como la arena, el hormigón o la nieve. Con su mínima cubierta de árboles, los desiertos como el de Atacama, en Chile, en la foto de arriba, tienen altos índices de albedo, al igual que las regiones donde la hierba se vuelve marrón en verano, como las laderas de California.
El NREL ha construido una base de datos en la que se comparan los niveles de reflectividad de los distintos materiales y la ha puesto a disposición del público en el sitio web de DuraMAT. Los instaladores solares pueden utilizar los datos sobre la humedad de una zona, la nubosidad media, el tipo de bioma ecológico, la velocidad del viento y otros parámetros, para calcular la eficiencia relativa de la ubicación de los paneles solares bifaciales en diferentes lugares.
Lo mismo se aplica a las regiones de mayor latitud con largos periodos de cobertura de nieve. Los paneles solares suelen producir alrededor de 40-60% menos de electricidad durante el invierno, aunque los paneles solares son más eficientes en las temperaturas más frías y la menor interferencia atmosférica de las latitudes más altas. En los climas invernales, la captación de la luz solar reflejada por la nieve mejora esa eficiencia durante una estación en la que son más capaces de convertir la luz en electricidad.
En general, los paneles bifaciales no son adecuados para los tejados residenciales, por varias razones. Para reducir el sombreado debajo de ellos, los paneles solares bifaciales suelen tener que estar situados a mayor altura de la superficie reflectante inferior, por lo que no pueden instalarse cerca de la superficie del tejado. Incluso si pudieran, los tejados de color oscuro absorben la luz en lugar de reflejarla. Los paneles bifaciales también son más pesados, lo que dificulta su instalación y limita sus casos de uso. Los tejados más antiguos tampoco pueden soportar el peso añadido ni acomodar las estructuras de soporte que requieren los paneles bifaciales.
Por último, los paneles bifaciales son más caros y los costes de mano de obra son más elevados, lo que hace que los costes iniciales totales más elevados sean prohibitivos para muchos clientes residenciales de menor tamaño. Aun así, el coste añadido de los paneles es inferior al 10%, según la misma investigación del NREL citada anteriormente, por lo que se compensa con la eficiencia añadida de los módulos. Si un propietario tiene un tejado que soporte la energía solar bifacial y la capacidad de financiar la inversión, merece la pena el coste.
Otras superficies, sin embargo, son lugares ideales. Los edificios de tejado plano pintados con colores claros pueden tener paneles bifaciales montados en ellos, al igual que las marquesinas de los aparcamientos, los patios de las piscinas, las cubiertas, las pérgolas, los porches, los toldos y otras estructuras de sombra. Los sistemas en el suelo que cubren materiales ligeros como el hormigón, la arena, la grava o las baldosas, también son buenos candidatos.
Debido a los casos de uso preferidos de la energía solar bifacial, las huertas solares a escala de servicios y comunitarias han sido más rápidas en adoptar la tecnología, ya que sus opciones de diseño de montaje y ubicación no se limitan a los tejados. En estas situaciones, el coste nivelado de los paneles bifaciales puede ser entre un 2 y un 6% inferior al de los paneles monofaciales. Clearway Energy Group, promotor de proyectos solares a escala de servicios públicos y comunitarios, considera que la mayor producción de energía de la energía solar bifacial, combinada con los seguidores, es crucial para la disminución continua del coste de la energía solar, que ya es la fuente de electricidad más barata en la mayor parte del mundo.
Lo que puede ser una limitación puede ser también una virtud. Al requerir montajes más altos que los paneles solares monofaciales, los paneles solares bifaciales pueden formar parte más fácilmente de un sistema agrofotovoltaico, que combina la agricultura con la generación de energía solar. Los cultivos pueden cultivarse más fácilmente alrededor de los montes más altos, mientras que las vacas y ovejas que pastan pueden beneficiarse de la sombra que proporcionan los paneles, haciendo que la tierra sea un 60% más productiva al combinar las dos funciones.
Perspectivas
Según el NREL, «la energía fotovoltaica bifacial se está convirtiendo en la corriente principal con proyectos de gigavatios instalados». Las previsiones del mercado esperan que la energía solar bifacial tenga una tasa de crecimiento anual compuesta del 15% durante el periodo de previsión 2020-2027. Y el NREL predice que, a finales de la década, los paneles solares bifaciales representarán el 60% del mercado de la energía solar fotovoltaica, frente a un 15% aproximadamente en 2019. A medida que la energía solar se amplía con el aumento de la demanda del mercado y el apoyo de los gobiernos, y a medida que el cambio climático aumenta la necesidad de electrificar todo en todas partes, las limitaciones de espacio y las cuestiones cada vez más polémicas del uso del suelo y pueden favorecer menos paneles bifaciales, más eficientes.
Al igual que ocurre con la tecnología solar en general, el coste de los paneles bifaciales está destinado a disminuir a medida que aumenta el volumen de producción, con predicciones de que la paridad de precios con la energía solar monofacial pronto inclinará el mercado a favor de los paneles bifaciales. El coste de la electricidad solar se redujo un 90% entre 2009 y 2020, según el Coste Nivelado de la Energía de Lazard. Esto hace que los paneles bifaciales sean especialmente atractivos para las granjas solares a escala de servicios públicos y comunitarias, donde las economías de escala significan que el aumento de la producción de energía se produce a un coste marginalmente mayor.
La diferencia de costes también disminuiría si el gobierno estadounidense eliminara los aranceles establecidos en 2018. Hasta ahora, el gobierno de Biden ha apoyado el arancel porque pretende promover la producción de paneles solares de fabricación estadounidense frente a las importaciones de China, con el apoyo de algunos fabricantes de energía solar con sede en Estados Unidos. Hasta la fecha, no se ha producido tal levantamiento del arancel, ya que el asunto se está tramitando en el sistema judicial. Sin embargo, el coste nivelado de los sistemas bifaciales ya es competitivo con los sistemas monofaciales. El NREL predice que «después del arancel, los bifaciales son un claro ganador».
Nuestro futuro es ahora
A diferencia de otros intentos de aumentar la eficiencia de los paneles solares, como células solares de perovskita, la tecnología bifacial existe ya, es desplegable a escala y se puede desplegar rápidamente. A medida que la urgencia de actuar contra el cambio climático se hace cada vez más clara, la tecnología solar bifacial presenta uno de los medios más eficaces para reducir las emisiones de carbono en el sector energético.
Aunque los paneles bifaciales no son para todos los tejados, ni siquiera para todos los montajes en el suelo, su mayor eficiencia permite a los promotores de energía solar a escala de servicios públicos obtener un rendimiento más rápido de su inversión, y así atraer a los inversores que buscan ganancias a corto plazo. Su menor huella en comparación con los paneles monofaciales permite a los propietarios de edificios de apartamentos llevar la electricidad solar a sus inquilinos de forma eficiente, y permite construir parques solares comunitarios cerca de donde los clientes la necesitan, todo ello sin necesidad de grandes mejoras en la transmisión de electricidad. La energía solar bifacial es una tecnología del futuro que está aquí hoy.
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