Los módulos fotovoltaicos (PV) deben operar a lo largo de su vida útil no solo bajo cargas eléctricas nominales, sino también bajo esfuerzos mecánicos ambientales provenientes de diferentes direcciones y con intensidades variables. Entre estos esfuerzos, el impacto de granizo se considera uno de los factores externos más críticos para la confiabilidad, ya que implica la transferencia de alta energía cinética a la estructura del módulo en un período de tiempo muy corto.

El impacto de granizo genera un esfuerzo mecánico repentino y localizado sobre el vidrio del módulo, las células, las uniones de soldadura entre células y las interfaces entre vidrio, encapsulante y célula. Este esfuerzo puede provocar no solo daños visibles, como la rotura del vidrio, sino también problemas menos detectables de inmediato, incluyendo microgrietas, fracturas de células y debilitamiento de las conexiones eléctricas.

Incluso si este daño latente no causa una pérdida inmediata de potencia después de un evento de granizo, puede evolucionar hacia una degradación del rendimiento con el paso del tiempo cuando se combina con ciclos térmicos, estrés por calor y humedad y envejecimiento en campo. Por esta razón, la resistencia al impacto de granizo no debe considerarse únicamente como una prueba mecánica puntual, sino desde la perspectiva de la continuidad del rendimiento a largo plazo.

El papel de la prueba de impacto de granizo en las normas IEC

Una de las principales referencias internacionales para la confiabilidad de módulos fotovoltaicos, la IEC 61215, define diversos procedimientos de ensayo destinados a verificar la durabilidad mecánica y ambiental a largo plazo. Dentro de este marco, la prueba de impacto de granizo tiene como objetivo confirmar el umbral mínimo de resistencia mecánica del módulo.

Bajo el enfoque IEC, la prueba de impacto de granizo se basa en propulsar bolas de hielo de diámetro y masa especificados a velocidades definidas contra el vidrio del módulo. El objetivo principal de la prueba es que el módulo la complete sin rotura del vidrio, sin grietas visibles, sin pérdida de aislamiento eléctrico y sin riesgos de seguridad. Después del ensayo, se realizan inspecciones como examen visual, mediciones de resistencia de aislamiento y verificaciones limitadas de pérdida de potencia.

Sin embargo, por su propia naturaleza, esta prueba representa un escenario único y controlado de esfuerzo. En condiciones reales de campo, el impacto de granizo suele ocurrir en combinación con, o después de, otros mecanismos de envejecimiento, como el ciclado térmico, la exposición al calor húmedo y la radiación UV. Por lo tanto, aunque los ensayos IEC proporcionan una base necesaria, tienen limitaciones inherentes para representar completamente, por sí solos, el comportamiento real en campo.

Prueba “Hail Stress Sequence” de Kiwa PVEL

El Product Qualification Program (PQP), desarrollado por Kiwa PVEL, toma las pruebas IEC como base y aplica escenarios combinados de esfuerzo para evaluar módulos fotovoltaicos en condiciones más cercanas al entorno real de campo. El documento Hail Stress Sequence for Photovoltaic Modules de PVEL demuestra claramente que el impacto de granizo no debe evaluarse como un evento aislado, sino en interacción con los mecanismos de envejecimiento del módulo.

Fundamentos de la secuencia de esfuerzo por granizo

La premisa central del enfoque de PVEL es la siguiente:
cuando un módulo fotovoltaico se expone a determinados esfuerzos ambientales antes o después de un impacto de granizo, los posibles mecanismos de daño se vuelven mucho más evidentes y medibles en comparación con pruebas aisladas.

En consecuencia, la Hail Stress Sequence se estructura de la siguiente manera:

• el módulo se somete primero a esfuerzos de envejecimiento, como Ciclado Térmico y Calor Húmedo;

• luego se aplica la prueba de impacto de granizo;

• después del ensayo, el módulo pasa por evaluaciones eléctricas y estructurales detalladas, incluyendo mediciones de curva IV, análisis de pérdida de potencia e imágenes de electroluminiscencia (EL).

Esta secuencia revela si las regiones que pueden debilitarse con el tiempo —como las interfaces entre vidrio, encapsulante y célula o las estructuras internas de las células— se activan o agravan por el impacto de granizo.

Importancia técnica de los hallazgos de PVEL

Las observaciones de laboratorio y de campo publicadas por PVEL indican que las microgrietas formadas después del impacto de granizo pueden evolucionar hacia pérdidas medibles de potencia en los años siguientes cuando se combinan con esfuerzos térmicos y relacionados con la humedad.

Esto demuestra claramente que la resistencia al impacto de granizo no debe evaluarse únicamente con base en “vidrio roto / no roto”, sino también en términos de estabilidad del rendimiento y comportamiento de degradación a largo plazo.

Comparación entre la prueba de impacto de granizo IEC y los programas independientes ampliados

La siguiente tabla presenta una comparación técnica entre la metodología de ensayo de impacto de granizo definida en IEC 61215 y los enfoques utilizados por programas independientes avanzados de confiabilidad, como Kiwa PVEL PQP y DEKRA.

Esta comparación muestra que, mientras la prueba de impacto de granizo de IEC 61215 verifica la integridad mecánica mínima, programas independientes como Kiwa PVEL y DEKRA evalúan el impacto de granizo en combinación con debilidades inducidas por el envejecimiento, ofreciendo una simulación mucho más realista de las condiciones de campo.

En particular, niveles más altos de energía de impacto y etapas de preenvejecimiento permiten identificar mecanismos de daño —como la formación de microgrietas, el debilitamiento de las interconexiones de células y la pérdida de potencia diferida— que no siempre son captados por los ensayos IEC por sí solos.

Desempeño de los módulos de Astronergy en los programas de DEKRA, PVEL y RETC

Astronergy adopta un enfoque de ingeniería en el diseño y la fabricación de módulos que va más allá de simplemente cumplir con los requisitos IEC, buscando una mayor durabilidad mecánica y eléctrica.

Como evidencia tangible de este enfoque, Astronergy ha sido reconocida como Top Performer nueve veces dentro del Product Qualification Program de Kiwa PVEL, incluyendo pruebas multiestrés relacionadas con el impacto de granizo. Este reconocimiento no se otorga por el desempeño en una sola prueba, sino a módulos que mantienen un rendimiento a largo plazo bajo secuencias combinadas de esfuerzo.

Además de las pruebas de PVEL, la resistencia al impacto de granizo de los módulos de Astronergy también ha sido verificada por DEKRA, una organización internacional independiente y acreditada de ensayos. En las pruebas de DEKRA, se aplican bolas de hielo de 35 mm de diámetro sobre la superficie del módulo a velocidades de aproximadamente 28 m/s, representando un perfil de esfuerzo más cercano a las condiciones reales de campo. Estas pruebas ofrecen una evaluación detallada del comportamiento posterior al impacto del vidrio, las células y la integridad de la laminación, demostrando que los módulos de Astronergy no solo superan los umbrales estándar, sino que también mantienen estabilidad estructural y eléctrica bajo impactos mecánicos de alta energía.

Asimismo, Astronergy recibió el título de Overall Highest Achiever en evaluaciones integrales de confiabilidad realizadas por RETC, un centro de ensayos de energías renovables afiliado al grupo alemán VDE. La metodología de RETC va más allá de los límites de IEC y sitúa el rendimiento en campo en el centro de su marco de evaluación.

Implicaciones financieras de la resistencia al granizo desde la perspectiva del inversionista

Desde la perspectiva del inversionista, la resistencia al impacto de granizo representa mucho más que la prevención de la rotura del vidrio. La cuestión crítica radica en los efectos a largo plazo del daño latente inducido por el granizo sobre la generación de energía, el performance ratio (PR) y el flujo de caja.

Las microgrietas y las interconexiones debilitadas derivadas de eventos de granizo pueden ampliar la diferencia entre las estimaciones de generación P50 y P90, aumentar los rangos de incertidumbre y, en consecuencia, elevar los costos de financiamiento. Los módulos que han demostrado su desempeño más allá de los estándares IEC mediante programas como DEKRA, PVEL y RETC reducen esa incertidumbre y ofrecen a los inversionistas un perfil de retorno más predecible y seguro.

Conclusión: la resistencia al impacto de granizo es más que una prueba

La prueba de impacto de granizo no es simplemente una verificación mecánica de la confiabilidad de los módulos fotovoltaicos, sino un pilar fundamental para asegurar el rendimiento energético a largo plazo. El enfoque de diseño de Astronergy —validado por la certificación de DEKRA, confirmado mediante nueve reconocimientos como Top Performer de Kiwa PVEL y respaldado por el título de Overall Highest Achiever de RETC— refleja una estrategia de verificación multinivel.

Para los inversionistas, esto se traduce en menor incertidumbre de desempeño, mayor bancabilidad y una estructura financiera más segura a largo plazo. Los módulos fotovoltaicos de Astronergy representan un enfoque de ingeniería respaldado por pruebas independientes, orientado a minimizar los impactos a largo plazo en el desempeño en campo causados por esfuerzos ambientales repentinos, como el impacto de granizo.