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Instalaciones fotovoltaicas flotantes y sumergidas

2-8-20
Juan J. Alcolado
1195 Lectores
Instalaciones fotovoltaicas flotantes y sumergidas
Su reciente tecnología data de 2008, alcanza madurez con plantas como la japonesa de Saitama en 2015, de 7,8MW con 27.456 módulos Yingli, y escala hasta los 180MW de planta que actualmente se construye en Taiwan.

Ubicadas tanto sobre aguas dulces de embalses o estanques, como en el mar, sobresalen este tipo de instalaciones renovables como objetivo inversor tanto por las múltiples ventajas que tienen las primeras como por las inmensas perspectivas que evoca la fotovoltaica offshore.

También emergen(!) tecnologías para instalaciones sumergidas en el agua.

Sol y Playa Fotovoltaica

Fotovoltaica sobre agua dulce

En el origen de esta tecnología. Este tipo de instalaciones es el que mayor desarrollo y relevancia ha adquirido, contando con una serie de evidentes ventajas que producen rendimientos medios estimados como media en un 16% superiores a las plantas fotovoltaicas convencionales y su interés deviene especialmente relevante en combinación con instalaciones hidroeléctricas.

  • No ocupan suelo, por cuanto se integran con el líquido elemento y, salvo pequeños espacios para albergar equipos centralizados, liberan terrenos para aprovechamiento agrícola y ganadero.

    Esta característica, además de suponer un ahorro económico por no requerir suelo, reducen el impacto paisajístico de las estructuras.
     
  • De sencilla y económica instalación y mantenimiento, prescinden de anclajes fijos de obra. Con amplia flexibilidad para gestionar de forma simple la reversibilidad de sus estructuras y fácil desmantelamiento.
     
  • Disminuyen la evaporación del agua. Los módulos actúan  como protección térmica frente a temperaturas que, especialmente en climas áridos, volatilizan el reservorio hídrico.

    En el caso de ubicar estas instalaciones en estanques para riego, permiten su eficiente aprovechamiento minimizando las pérdidas hídricas.

    También esta característica tiene un efecto evidente para instalaciones en embalses de finalidad principal hidroeléctrica, y es que el agua no evaporada será aprovechada para la generación energética.
     
  • Limitan la proliferación de algas cuya floración constituye un problema especialmente grave en los países industrializados, mejorando de esta forma la calidad del agua.

    También el riego encuentra en las bacterias y algas un obstáculo por cuanto obturan las conducciones y empobrecen el agua. De hecho, en la actualidad se emplea en muchos casos agua oxigenada industrial, así como ácido nítrico o fosfórico para eliminación de esta flora.

    Para evitar el gasto derivado y mejora cualitativa son relevantes iniciativas como la de la comunidad de regantes de Lliria -Valencia-, quienes utilizan parte de la electricidad generada por sus paneles flotantes en efectuar la electrolisis de una parte del caudal de la balsa para descomponer el agua y obtener oxígeno que inyectan en la red de distribución del riego.

    Por otra parte, y al objeto de preservar el equilibrio de especies acuáticas que se alimentan de algas resulta recomendable el cubrimiento de no más de un 5% o 10% en una gran extensión de agua , a fin de que la restricción de luz no tenga impacto en la vida acuática. Además, un correcto ajuste de separaciones entre módulos favorece la ventilación y correcto enfriamiento de los mismos.
     
  • Refrigeración por agua del sistema. En temporadas de calor las placas pierden eficiencia. Este efecto se mitiga fácilmente con el propio líquido elemento mediante un sencillo mecanismo en la estructura flotante. Esto se traduce en incrementos de la producción anual iguales o superiores al 10%.
     
  • Sistemas de seguimiento asequibles.
    En las plantas flotantes el peso de la estructura es traspasado a los flotadores, de forma que el peso del conjunto no es considerado como una dificultad a la hora de poner en movimiento estos sistemas. Tan sólo se debe incluir un dispositivo capaz de mover la masa total de la estructura sin necesidad de considerar la fuerza de la gravedad. Esto  disminuye el riesgo de fallas en el sistema y aumenta su eficiencia.

    Con un coste limitado son implementables mediante diversas técnicas :
    • Mecanismo de giro que se encuentra en el centro de la plataforma, lo que provoca que toda la planta gire en torno al eje central.
    • Paneles inclinados con seguimiento en el eje vertical (VSAT). Es su base rotatoria la que permite el giro en torno al centro de esta.
    • Seguimiento de base rotatoria con elementos octogonales.
       
  • Equilibrio microclimático. El albedo (reflejo de la radiación solar cuando cae sobre el planeta) es similar para el agua y  las placas fotovoltacias: un 5% de promedio. Esta semejanza evita la alteración de la temperatura local y la formación de microclimas con grandes diferencias de radiación, efecto regulador que además favorece la óptima operatividad de los módulos solares.

    Sin embargo, en otras circunstancias, el albedo está sobre el 20% para pastizales, es del 20-30% para tejados y se sitúa en el rango del 40% al 50% para tierras desérticas.
     
  • Aprovechamiento de infraestructuras existentes. Situándose sobre embalses hidroeléctricos se puede utilizar la misma instalación centralizada de control y para transporte de generación.
     
  • Seguridad de la instalación. Resulta más dificultoso el acceso y sustracción de placas y accesorios.

Granja Solar Umenoki. 36.009828,139.456693 Saitama -Japón-

Granja Solar Umenoki, en Saitama -Japón-  Construida en estanque para riego, constando de 27.456 módulos Yingli.

Fotovoltaica flotante marina

En la actualidad registra un alto interés estratégico y la investigación cuenta con firmes  apoyos. No en vano, la UE en su estrategia para las energías renovables en alta mar, la menciona específicamente en su hoja de ruta actualmente en discusión "[...]floating wind,  wave,  tidal, salinity  gradient,  ocean  thermal  energy  conversion,  floating  photovoltaic[...]".

Como avanzadilla de una Economía Azul, se anuncian módulos impermeables patentados por GCL SI  que evitan la corrosión, como los instalados por EnerWhere frente a la costa de la isla de Nurai en los Emiratos Árabes Unidos (EAU).

Se llevan a cabo nuevos proyectos piloto como el de Oceans of Energy, una compañía nacida en el seno de la Universidad Tecnológica de Delft, en los Países Bajos, que experimenta inicialmente con instalación de 8,5 kW en el Mar del Norte con vistas a su eventual ampliación hasta alcanzar 100 MW.

También alianzas estratégicas para desarrollos innovadores como la integrada por Tractebel, el grupo Jan de Nul, DEME, Soltech y la Universidad de Gante , que han formado un consorcio para llevar a cabo un proyecto de plantas solares fotovoltaicas offshore con dotación inicial de 2 millones de €.

Se abre paso esta tecnología superando las dificultades intrínsecas a esta tipología: degradación de materiales por exposición salina, fuertes vientos y oleajes, alto grado de humedad relativa. Pero además aprovecha la ventaja que le otorga la temperatura sobre la superficie del mar con un rango de temperaturas que oscila entre 1,8 grados centígrados y 16,7 grados centígrados, ideal para el funcionamiento a pleno rendimiento de los módulos fotovoltaicos.

Sumergidas

Para las piscinas exteriores, como quiera que su uso medio no es intensivo y sin embargo requieren mantenimiento contínuo, puede para ello aportar la energía necesaria, también para el calentamiento del agua e incluso para su inyección a red interna o venta de la misma.

Diferentes experimentos validan la viabilidad de lo expuesto, como el interesante trabajo Submerged PV Solar Panel for Swimming Pools: SP3, de Marco Rosa Clota, Paolo Rosa-Clota y Giuseppe Marco.

PisciVoltaica

También para estanques pueden resultar una solución idónea, puesto que la eficiencia de los paneles puede disminuir hasta un 20% cuando aumenta la temperatura en fechas estivales. La inmersión de los módulos en agua mitiga el inconveniente de eficiencia sin afectar la visibilidad desde la superficie.

En la siguiente foto, proyecto realizado por Floating Solar para Venitian Villas, que recibió el primer precio de la región de Venise en 2016. (La instalación fotovoltaica bajo el estanque no es visible, Eppur si muove.

Proyecto realizado por Floating Solar para Venitian Villas

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