Los paneles solares fotovoltaicos (PV) planos se instalan directamente en el suelo sin necesidad de estructuras de soporte o postes utilizados en sistemas de paneles tradicionales.
Una empresa estadounidense desarrolladora de tecnología energética, Erthos, es un claro ejemplo de una empresa que invierte considerablemente en paneles PV planos. Han obtenido una patente para un sistema earth mount solar pv que, según la compañía, puede colocar más paneles en un espacio que las plantas convencionales a gran escala.
¿Estas empresas tienen algo interesante? ¿Cuáles son los beneficios y desventajas de los sistemas de paneles planos para instalaciones a gran escala?
¿Cuáles son las ventajas de los paneles PV planos?
La instalación de paneles planos en lugar de sistemas montados en el suelo tiene ventajas significativas para los desarrolladores de proyectos solares.
Menor LCOE
Sin la necesidad de trabajos de preparación en el suelo ni de partes móviles complejas como motores y engranajes en sistemas de seguimiento, las plantas solares que utilizan paneles planos se pueden instalar a un costo inferior al de los paneles convencionales. La falta de cimientos de pilotes de acero y estructuras de soporte simplifica el proceso de instalación, reduce el costo de los materiales y limita la cantidad de mano de obra requerida.
Al mismo tiempo, una mayor densidad de energía se logra al instalar más paneles, lo que resulta en una mayor producción de energía en un área de tierra.
Estos factores reducen el costo nivelado de la energía (LCOE) en comparación con los sistemas de montaje estándar a gran escala.
Menor tasa de degradación
Existen varios factores que pueden reducir la producción de energía de un módulo PV con el tiempo, disminuyendo la cantidad de electricidad que puede generar y, su retorno financiero.
Las causas principales de degradación en sistemas de silicio cristalino son puntos calientes, degradación inducida por potencial (PID) y microgrietas o fracturas. La sombra parcial de las celdas puede causar puntos calientes que disipan parte de la energía generada por las celdas circundantes. Las causas más comunes de sombreado son el crecimiento de vegetación o la suciedad.
Los sistemas Earth Mount Solar PV limitan el crecimiento de vegetación, ya que los paneles se ajustan entre sí con precisión, evitando que pase la luz. Estos sistemas implementan la limpieza nocturna robótica de los paneles para evitar la acumulación de suciedad causada por tierra acumulada, arena, hojas o excrementos de aves.
Las microgrietas en la superficie de un panel solar pueden restringir el flujo de corriente eléctrica, reduciendo la producción de energía y creando puntos calientes. Las empresas de la industria utilizan módulos con vidrio en ambos lados en lugar de vidrio con una lámina trasera, ya que los módulos completamente de vidrio alivian el estrés mecánico y reducen la propagación de microgrietas.
En los sistemas fotovoltaicos a gran escala, el potencial de voltaje entre las celdas del panel y el marco provoca fugas en las corrientes eléctricas, causando PID. El voltaje dentro de una cadena de paneles generalmente alcanza los 000V o 500V, mientras que los marcos de los módulos están conectados a tierra por seguridad. Las tasas de PID varían entre los sistemas según el tipo de tecnología de celdas, construcción de módulos, recubrimientos, factores ambientales y la configuración del sistema.
El sistema de paneles planos de Erthos experimenta menos PID que los sistemas convencionales montados, debido a sus tasas reducidas de inestabilidad de temperatura, suciedad y microgrietas.
Mayor relación DC/AC
Estos sistemas Earth Mount Solar PV están diseñados con una relación directa DC/AC de 7, que es mayor que la relación típicamente vista en sistemas PV tradicionales (2-4). Suponiendo la misma tasa nominal de degradación, estos sistemas experimentan una pérdida de energía por degradación 25-30% menor. A lo largo de su ciclo de vida, los sistemas de paneles planos pueden tener tasas de degradación nominales de alrededor del 0.5% anual, lo que resulta en una reducción del 50% en la degradación en comparación con los sistemas tradicionales.
Además, estos sistemas han informado la reducción o eliminación de muchos de los modos de degradación comúnmente encontrados en los sistemas de seguimiento. Algunos de los modos están interconectados, lo que significa que reducir o eliminar un modo puede mejorar uno o más modos. La alta relación DC/AC de Earth Mount Solar PV ayuda a mantener el sistema por encima del límite de corte del inversor.
¿Cuáles son las desventajas de los paneles PV planos?
Aunque los paneles PV planos se pueden instalar a un costo inferior y con tasas de degradación más bajas, existen desventajas a considerar para proyectos solares a gran escala.
Pérdida de eficiencia
Cuando los paneles solares se instalan planos en el suelo sin seguidores, no están inclinados al ángulo óptimo para absorber la mayor cantidad de luz solar durante todo el día. Esto significa que los sistemas de paneles planos operan a eficiencias más bajas y generan menos electricidad que los sistemas convencionales que utilizan seguidores o estructuras inclinadas fijas para orientar la superficie de los paneles hacia el sol.
La instalación de paneles en el suelo sin una estructura de montaje también elimina las ventajas de los módulos bifaciales en la generación de energía a partir de la luz solar que golpea las superficies frontal y posterior.
Retención de agua
Los sistemas Earth Mount Solar PV no son adecuados para todos los tipos de terreno, ya que la instalación de paneles planos en el suelo puede provocar inundaciones en áreas con fuertes lluvias. La retención de agua en la superficie de los paneles puede causar pérdidas por incompatibilidad cuando hay una falta de coincidencia entre las corrientes de salida de las células individuales. La corriente que fluye desde un módulo está limitada por la salida de la célula de menor rendimiento cuando las celdas se conectan en serie, lo que impide que alcance el flujo de energía óptimo.
La instalación de paneles al nivel del suelo también puede aumentar la acumulación de suciedad y polvo si las superficies no se limpian regularmente.
Reducción de la disipación de calor
Los sistemas PV montados en la tierra experimentan menos flujo de aire que los paneles montados en estructuras de seguimiento o inclinación fija. El sobrecalentamiento reduce la eficiencia del módulo y puede causar daños por puntos calientes si no se aborda a largo plazo.
La cantidad de calor que genera y pierde un módulo se ve afectada por varios factores, incluida la técnica de instalación, el diseño del módulo y los patrones de viento, y puede variar entre proyectos. Incluso con paneles instalados planos en el suelo, hay cierta disipación de calor, ya que la tierra actúa como un disipador de calor que aleja el calor de los módulos.
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El tipo de estructura PV que elijas para una planta solar a gran escala tiene un impacto directo en su rentabilidad. Los sistemas de paneles planos pueden aumentar el retorno de la inversión en áreas con disponibilidad limitada de tierra al aumentar el número de paneles instalados y reducir las pérdidas por degradación. Sin embargo, también debes tener en cuenta cómo las pérdidas de eficiencia causadas por la instalación en la tierra pueden afectar la producción general de una planta.
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