Plantas solares flotantes: la promesa de la energía renovable solar

¿Qué son las plantas fotovoltaicas flotantes?

Las plantas fotovoltaicas flotantes son una forma emergente de sistemas fotovoltaicos que flotan en la superficie de depósitos de agua potable, lagos, presas, canales de riego y balsas de residuos.

Consisten en:

Un sistema flotante. También conocido como pontón, es una estructura resistente que sostiene el panel solar. Se compone de una estructura y un flotador que permite la instalación del módulo fotovoltaico.

Un sistema de amarre. Es una estructura permanente utilizada para detener el libre movimiento de la estructura flotante en el agua. Esto permite ajustar las fluctuaciones del nivel del agua mientras mantiene su posición en dirección sur. La estructura flotante se puede fijar en un punto en la parte inferior de la vía fluvial, eliminando la necesidad de conectarse a la estructura flotante en la orilla. Esto se puede hacer con la ayuda del anclaje de amarre.

Un sistema FV: equipos de generación FV. La mayoría de los módulos solares fotovoltaicos utilizados en la industria son cristalinos.

Cable submarino: para transferir la energía generada a la subestación eléctrica.

Los sistemas solares flotantes y terrestres tienen un diseño similar, aparte del hecho de que los paneles fotovoltaicos y, a menudo, los inversores están montados en una plataforma flotante. La electricidad de corriente continua (CC) es generada por módulos fotovoltaicos, conectados por cajas de conexión y finalmente convertidos en corriente alterna (CA) por inversores. Los sistemas fotovoltaicos, así como los inversores, están anclados a la parte inferior, pero también es posible conectarlos a la tierra a través de líneas eléctricas flotantes. El diseño de los sistemas de anclaje y amarre, que se utilizan para mantener en su lugar las plataformas flotantes, dependerá de una amplia gama de factores, como el nivel del agua y su variabilidad, batimetría, condiciones del suelo, tipo de flotación y carga de viento.

Historia

El primer sistema fotovoltaico flotante se construyó en 2007 en Aichi, Japón. Los estadounidenses, daneses, franceses, italianos y japoneses fueron los primeros en registrar patentes para la energía solar flotante entre 2007 y 2014. Sin embargo, inicialmente, estos sistemas a pequeña escala se construyeron con fines de investigación y demostración. La primera instalación comercial fue un sistema de 175 kWp construido en la bodega Far Niente en California en 2008, según el informe del Banco Mundial “Where the sun meets water“. Las instalaciones flotantes medianas y grandes (más de 1 MWp) comenzaron a surgir en 2013, pero hoy en día se desarrollan en todo el mundo.

Los números hablan claro

Según el Banco Mundial, con un potencial global de 400 GW bajo supuestos muy conservadores, la energía solar flotante podría duplicar la capacidad instalada existente de energía solar fotovoltaica, pero sin la adquisición de tierra que se requiere para las instalaciones montadas en tierra. Hay más de 400,000 kilómetros cuadrados (km2) de depósito artificiales de agua en el mundo (Shiklomanov 1993), lo que sugiere que la energía solar flotante tiene un potencial teórico en una escala de teravatios, puramente desde la perspectiva de la superficie disponible. Desde 2013, las capacidades de las plantas de energía fotovoltaica flotante se han incrementado. A mediados de 2018, la capacidad instalada acumulada de energía solar flotante se acercaba a 1,1 gigavatios-pico (GWp), el mismo hito que alcanzó la energía fotovoltaica montada en tierra en el año 2000. Actualmente, la mayor parte de la capacidad instalada mundial de 1.100 MWp está en Asia, que actualmente lidera la ola de energía solar flotante.

Ventajas

Los sistemas de generación de energía solar flotante generalmente generan más electricidad que los sistemas de montaje en el suelo y en la azotea debido al efecto de enfriamiento del agua.

• Como el sistema FV se coloca en una superficie de agua, evita todos los obstáculos de la adquisición de tierras y todas las preocupaciones del consumo de tierras.

Las plantas fotovoltaicas flotantes pueden reducir la pérdida de agua debido a la evaporación, dependiendo de la superficie cubierta y las condiciones climáticas. Además, CEEW estima que se requieren alrededor de 7,000 ~ 20,000 litros de agua por MW para la limpieza de una planta. El agua de limpieza utilizada en el sistema fotovoltaico flotante vuelve a entrar en el cuerpo de agua, que puede reutilizarse, lo que permite ahorrar agua y su coste asociado.

• Hay un aumento del rendimiento del sistema, que puede atribuirse a la temperatura de funcionamiento reducida de los módulos solares como resultado del enfriamiento natural del agua. Además, estos sistemas si se instalan en grandes cuerpos de agua pueden tener menos polvo depositado en ellos, lo que resulta en un aumento de la producción de energía de la planta.

• Este tipo de instalaciones fotovoltaicas no se basa en ninguna estructura fija como los cimientos utilizados para las plantas terrestres. Esto significa que son más rápidos de implementar y más fáciles de administrar.

• Las plantas fotovoltaicas flotantes mejoran la calidad del agua, al bloquear el crecimiento de algas a través del sombreado del agua.

Factor de carga de la planta (PLF) mejorado debido a la falta de un sistema de seguimiento

• Geográficamente, cualquier cuerpo de agua con abundante luz solar se puede utilizar para instalar plantas flotantes.

• Técnicamente y económicamente factible, las instalaciones de energía solar fotovoltaica flotante (PV) abren nuevas oportunidades para ampliar la capacidad de generación solar.

Desafíos

Al ser una tecnología relativamente nueva, todavía hay muchos factores que deberán analizarse a largo plazo.

• Impacto ecológico en el ecosistema del agua.

• Falta de experiencia, conocimiento y pruebas de plantas fotovoltaicas flotantes.

• Daños eventuales causados por agua salada y olas.

archelios™ Pro

archelios™ Pro es un software potente, innovador y fácil de usar para el diseño 3D, el cálculo de rendimiento y el análisis de bancabilidad de cualquier proyecto fotovoltaico. Además, el software incluye una función de exportación hacia archelios™ Calc para trabajar en el dimensionamiento eléctrico de cables y las protecciones y generar los documentos necesarios para el cumplimiento de la instalación. Es posible la exportación de su proyecto a AutoCAD (.DXF) y MS Excel (.CSV).

Entre la numerosas prestaciones que contiene destacamos:

  • Una maqueta 3D geolocalizada que simula el entorno con un diseño de patrón específico para definir la configuración óptima (altura, inclinación, orientación, espacio entre filas)
  • Definición precisa del albedo en las superficies de implantación.
  • Definición de producción mensual con perfiles por hora
  • Diseño  este-oeste: los módulos se pueden duplicar fácilmente sin la necesidad de corregir manualmente la orientación
  • Extensa base de datos de componentes fotovoltaicos (módulos, inversores, baterías).

archelios™ Pro cuenta con un plugin SketchUp para poder recrear la estructura o lugar donde la instalación será diseñada, a escala, construyendo una maqueta digital en 3D conocida como PVBIM, la cual incrementa la precisión de los resultados pues toma en cuenta cada obstáculo que pueda interferir con la irradiación directa. archelios™ Pro cuenta con una nueva pasarela bidireccional para poder actualizar los cambios rápidamente con SketchUp.

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