Tecnologia · Plaques fotovoltaiques

Com funcionen les plaques fotovoltaiques?

Una placa fotovoltaica converteix part de la radiació solar en corrent elèctrica contínua a partir d'un fenomen físic anomenat efecte fotoelèctric. Aquesta guia resumeix els conceptes clau —kWp, kWh, paper de l'inversor, orientació i ombres— per llegir un projecte o un pressupost amb prudència.

Què és una placa fotovoltaica?

Una placa fotovoltaica (o mòdul fotovoltaic) és un conjunt de cèl·lules semiconductores —majoritàriament de silici— encapsulades darrere d'un vidre i sobre un suport posterior, amb una caixa de connexions i un marc d'alumini. Quan la radiació solar incideix sobre la cèl·lula, allibera electrons i genera una diferència de potencial entre dos contactes: això és el que IDAE descriu com l'efecte fotoelèctric, base de la tecnologia solar fotovoltaica.

Una placa, sola, genera poca tensió. Per això les instal·lacions domèstiques agrupen diverses plaques en sèrie i en paral·lel fins a obtenir la tensió i el corrent que necessita l'inversor del sistema. El conjunt agrupat es coneix sovint com a camp fotovoltaic.

Com es transforma la llum en electricitat?

El procés, en termes generals, té tres etapes:

La radiació solar incideix sobre la superfície de les cèl·lules del mòdul.
Les cèl·lules generen corrent contínua (CC), amb una tensió i una intensitat que depenen de la radiació rebuda i de la temperatura.
L'inversor converteix aquesta corrent contínua en corrent alterna (CA) amb la freqüència i la tensió compatibles amb la xarxa elèctrica i amb els electrodomèstics habituals.

A partir d'aquí l'energia s'utilitza directament a l'habitatge, es pot acumular en una bateria si la instal·lació en té, o es pot abocar a la xarxa quan la modalitat d'autoconsum ho permet. L'arquitectura d'una instal·lació fotovoltaica està regulada, a Espanya, dins del marc del Real Decret 244/2019 i la Llei 24/2013 del sector elèctric; vegeu la pàgina Modalitats d'autoconsum per al detall regulatori.

kWp i kWh: dues unitats que convé no confondre

Una de les confusions més habituals quan algú llegeix per primera vegada un pressupost és barrejar kWp i kWh. Són magnituds diferents:

kWp (quilowatt pic): potència màxima que un mòdul o una instal·lació pot lliurar en condicions estàndard de prova (radiació de 1.000 W/m², temperatura de la cèl·lula de 25 °C i un espectre solar de referència). És una xifra de placa, no una xifra de funcionament real al teu terrat.
kWh (quilowatt hora): energia generada o consumida durant un període de temps. És el que apareix a la teva factura i el que produirà la teva instal·lació al llarg d'un any.

Una mateixa instal·lació de, per exemple, 5 kWp pot generar quantitats de kWh molt diferents segons la zona climàtica, l'orientació i les ombres. Per això els pressupostos seriosos parlen del supòsit de producció que utilitzen i de quina eina de càlcul l'han obtinguda.

El paper de l'inversor

L'inversor és tant o més rellevant que les plaques. La seva feina no és només convertir CC en CA: també busca, en cada moment, el punt de màxima potència (MPPT) del camp fotovoltaic, desconnecta la instal·lació davant un tall de xarxa, registra la producció i, en alguns models, gestiona bateries i excedents. Hi dediquem una pàgina pròpia: vegeu Inversor solar.

Orientació, inclinació i ombres

A Catalunya, en termes generals, una coberta orientada al sud i amb una inclinació propera a la latitud local maximitza la radiació captada al llarg de l'any. Però la realitat de cada cas pot allunyar-se d'aquest ideal:

Cobertes amb orientació est o oest redueixen la producció anual respecte de sud, tot i que poden encaixar bé amb perfils de consum a primera o última hora.
Cobertes planes permeten triar inclinació amb estructures, però comporten càlculs específics de backshading (ombres entre files de plaques).
Les ombres parcials d'una xemeneia, una antena o un edifici veí poden penalitzar la producció més del que sembla: una cèl·lula molt ombrejada pot afectar tota una sèrie. Hi ha solucions tècniques (microinversors, optimitzadors, configuracions en sèrie més curtes) però la decisió correspon al projecte.

Què pot afectar la producció real

A banda dels factors anteriors, la producció real d'una instal·lació domèstica pot ser inferior al que indica una simulació pels motius següents:

Temperatura de la cèl·lula: les plaques fotovoltaiques tenen un coeficient de temperatura negatiu; en dies molt calorosos la potència real pot baixar respecte de la potència pic.
Pèrdues del sistema: cablejat, connexions, eficiència de l'inversor i caigudes de tensió diverses redueixen l'energia realment lliurada al quadre elèctric.
Embrutiment: pols, pol·len, excrements d'au i sal en zones de costa redueixen la radiació útil. La pluja resol molta brutícia, però no tota; vegeu Neteja de plaques solars.
Degradació anual: els fabricants declaren una degradació gradual de la cèl·lula al llarg dels anys. La fitxa tècnica del producte la indica.
Excedents no aprofitats: sense bateria i sense compensació, l'energia generada quan no es consumeix pot perdre valor. Vegeu Modalitats d'autoconsum i Bateria solar.

Glossari relacionat

Aquest portal manté un glossari curt amb les definicions bàsiques. Les més directament relacionades amb aquesta guia són:

Plaques fotovoltaiques — definició curta del concepte.
Inversor solar — el component que converteix corrent contínua en alterna.
Autoconsum — el marc conceptual on s'inscriu una instal·lació domèstica.

Darrera revisió editorial: aquesta guia s'actualitzarà quan IDAE publiqui una nova guia tècnica sobre solar fotovoltaica o quan ICAEN actualitzi els materials divulgatius d'autoconsum. Per a la situació concreta del teu cas, contrasta sempre amb les fonts oficials enllaçades i amb un instal·lador habilitat.

Fonts oficials consultades

Les normatives evolucionen: comprova sempre les fonts oficials abans de prendre decisions.

Resum divulgatiu en català. Per a qualsevol decisió de dimensionament, instal·lació o inversió, consulta un instal·lador habilitat i les fonts oficials enllaçades.