Panel Solar Híbrido (térmico y fotovoltaico)


La tecnología que une la solar fotovoltaica y la térmica en un solo captador.

Hasta este momento existía una barrera que separaba las dos grandes tecnologías de aprovechamiento solar a nivel doméstico que existen; la energía solar térmica y la energía solar fotovoltaica. Ambas tecnologías eran dos mundos separados, podían convivir en un mismo tejado, pero la gran mayoría de las veces se hacia necesario elegir entre una de ellas. 
Sin embargo una patente concedida en España y Galardonada con el Premio Nacional de Energías Renovables permite borrar la hasta ahora insalvable frontera entre ambas tecnologías. Se trata del panel solar híbrido, capaz de proporcionar agua caliente y energía eléctrica ( esta además con un rendimiento mejorado) en una sola instalación y en un mismo espacio. 
Aún, en la fecha en que este artículo se escribe, se están estudiando las concesiones a fabricantes para comenzar con su producción a gran escala. La patente, que se basa en tecnologías ya existentes, podría revolucionar la manera de ver la tecnología solar eléctrica y térmica de baja temperatura en los próximos años. 

¿Cómo funciona el panel solar híbrido?

El panel solar híbrido, como se ha comentado, se basa en dos tecnologías ya existentes; la fotovoltaica y la solar térmica. Ambas tecnologías quedan fusionadas en una única unidad. De esta forma sobre un absorbedor de colector solar térmico se instalan las células fotovoltaicas con su cableado correspondiente. Todo lo demás del colector (circuito hidráulico, carcasa y cubierta transparente) permanece como en cualquier colector convencional. 

Con esta disposición de lo elementos se logran 3 objetivos; obtener electricidad solar, obtener agua caliente sanitaria y mejorar el rendimiento del panel solar fotovoltaico. Cada uno de los objetivos se logra de la siguiente manera:
-Obtener electricidad solar- Las células fotovoltaicas en el absorbedor convierten parte de la radiación solar en electricidad al igual que lo haría un panel solar convencional
-Obtener agua caliente sanitaria- Cuando la radiación solar incide sobre un panel solar fotovoltaico, solo una pequeña parte de la misma de entre el 8% y el 15%, dependiendo del material de que se trate, se transforma en electricidad. La mayor parte de la radiación solar se transforma en calor, al igual que ocurre en cualquier cuerpo de color negro expuesto al sol. El panel solar híbrido aprovecha esa producción de calor del panel fotovoltaico para calentar agua como si fuera un colector solar térmico. Ese calor, por medio de un circuito hidráulico adecuado se evacua del panel y se almacena en un deposito termoaislado para su posterior uso. 
-Mejorar el rendimiento del panel solar fotovoltaico- La eficacia, expresada en el tanto por ciento con que un panel fotovoltaico transforma la energía solar en energía eléctrica, se determina en unas pruebas realizadas en una atmósfera controlada a 25 ºC que es cuando mayor es el rendimiento que se puede obtener de una célula fotovoltaica. A partir de ese punto, cuanto mas elevada sea la temperatura del panel, mas bajo será progresivamente su rendimiento. 
En la exposición solar normal, un panel fotovoltaico suele alcanzar temperaturas bastante elevadas, muy por encima del valor óptimo y que pueden llegar a ser desde 20ºC hasta 30ºC o más por encima de la temperatura ambiente. 
Es decir en un panel cuya eficiencia de conversión de luz solar a electricidad sea del 18%, cada grado por encima de 25ºC disminuye esa eficiencia un tanto por ciento
En el panel solar híbrido la parte térmica se encarga de mantener refrigerado el panel solar a una temperatura sensiblemente por debajo de la que alcanzaría de tratarse de un panel fotovoltaico sencillo y aproximándose más a su temperatura ideal de trabajo . De esta forma se mejora el rendimiento del panel fotovoltaico en como mínimo un 15%. 

Otras ventajas del panel solar híbrido

El panel solar híbrido, por su configuración, además de producir agua caliente sanitaria y electricidad solar con un rendimiento mejorado en un mismo espacio, presenta otras ventajas.
Entre ellas se puede destacar la potencial reducción de costes en comparación a si de adquirieran los sistemas solares fotovoltaicos y térmico por separado. Hay que tener en cuenta, que los soportes y el anclaje del sistema híbrido son solo uno, por los dos que serían necesarios de adquirirlos por separado. Lo mismo ocurriría con muchos de los materiales que conforman los paneles solares y los colectores solares.
Otra de las ventajas es la relativa a la prolongación de la vida útil del panel fotovoltaico. Trabajando a una temperatura más óptima el material se degrada más lentamente y es capaz de trabajar a pleno rendimiento por más años.

Aplicaciones.

Como es lógico, el panel solar híbrido es especialmente apto para los casos en los que se requiera a la vez a ambos tipos de aprovechamiento solar. Sin embargo también puede ser especialmente útil cuando se requiera solamente la electricidad fotovoltaica, considerando que la parte térmica aportará una mejora al rendimiento del panel fotovoltaico, aunque no se haga un uso útil del calor obtenido. A continuación comentaremos con más detalle algunas de las aplicaciones que pueden ser las más interesantes:

Aplicación doméstica 

En una vivienda, los paneles solares híbridos son especialmente útiles ya que aportarían agua caliente sanitaria y electricidad en unos niveles adecuados para el uso doméstico.
El esquema de la instalación es en todo igual al que sería con las dos instalaciones por separado teniendo como punto en común los paneles solares híbridos.

Huerta solar. 

Otra aplicación muy interesante de los paneles solares híbridos estaría en las huertas solares y en las centrales fotovoltaicas en general. En este caso la parte solar térmica del panel sería solo empleada como refrigerante extrayendo el exceso del calor del panel solar y permitiéndole trabajar a su máximo rendimiento. El agua caliente resultante se podría aprovechar con alguna finalidad o hacerla enfriar por medio de algún disipador de calor o algún radiador. En principio, el gasto extra en estos componentes se compensaría con el mayor rendimiento que se obtendría de los paneles. 
En el caso de contar con alguna fuente de agua fría próxima (río o lago), esta se podría emplear como fluido refrigerante para hacerla pasar por la parte térmica del panel híbrido.

Experimento con prototipo.
Hemos tenido acceso a los resultados de una de las primeras pruebas que se realizaron con uno de los primeros prototipos. En estas pruebas se evidencia el gran rendimiento del panel solar híbrido.
Para dicha prueba se emplearon 2 paneles solares fotovoltaicos de 6 W de potencia y de unas dimensiones de 300x 220 mm. Uno de ellos se transformo para hacerlo híbrido, mientras que el otro se quedó como unidad de control. 
El circuito térmico contaba con una bomba de pequeñas dimensiones y un depósito acumulador de 2 litros de agua. Todo el sistema se monitorizo con unidades de medición convenientemente testadas
Tras exponerlo al intenso sol del verano español y de realizar la prueba en repetidas ocasiones, los resultados arrojaron que el sistema había entregado un 26% más de energía eléctrica y en tan solo una hora había calentado 2 litros de agua a la temperatura de 54 grados centígrados. Pasados 90 minutos al no haber renovación de agua en el acumulador la refrigeración se detuvo, y tanto el agua del depósito como el panel alcanzaron la máxima temperatura de estancamiento 63.4 grados que era la misma que el panel de control había alcanzado desde el principio. En este momento el panel fotovoltaico del sistema híbrido entregó la misma electricidad que el normal.
Patente concedida, en espera de desarrollo.
En el momento en que este artículo se escribe, la patente esta en poder de su inventor Luis López López. Existen ya algunos proyectos de desarrollo del panel solar híbrido lo que no excluye que esté abierta a la concurrencia de fabricantes u inversores interesados en participar en el desarrollo comercial. 
Para mayor información del producto ponerse en contacto a través del correo electrónico: luis@panelsolarhibrido.es.