Paneles solares flotantes: energía solar del futuro

Si el uso de la energía solar va a aumentar drásticamente, muchas azoteas y terrenos deben estar cubiertos de módulos fotovoltaicos (PV). Los techos son a menudo excelentes para los paneles solares, pero no todos son adecuados para ellos, y los terrenos vacantes suelen ser escasos y costosos en áreas urbanas. Otra idea es utilizar la vasta extensión de agua de la Tierra para generar energía solar.

¿Qué es la Energía Solar Flotante?

Los proyectos de energía solar flotante, también conocidos como floatovoltaics o floating photovoltaics (FPV), consisten en módulos solares que flotan sobre una masa de agua, como lagos, lagunas, estanques, embalses y ríos. Los paneles solares deben estar por encima de la superficie del agua, por lo que generalmente se sujetan a algo flotante que no se oxide fácilmente. Las granjas solares flotantes se están volviendo cada vez más comunes, especialmente cerca de áreas densamente pobladas donde el terreno vacante es escaso o prohibitivamente caro.

Algunos de los lugares más comunes para la instalación de granjas solares flotantes incluyen embalses de presas hidroeléctricas, embalses de agua potable y estanques de tratamiento de aguas residuales. Estos cuerpos de agua fabricados ya son sitios perturbados y las plantas hidroeléctricas tienen infraestructura de transmisión de energía existente para distribuir la energía hidroeléctrica.

Sin embargo, algunos desarrolladores solares también están experimentando con la instalación de paneles solares en el mar, en granjas solares marinas. Los océanos cubren el 70% de la superficie de nuestro planeta, por lo que hay un amplio espacio para instalar paneles solares fotovoltaicos. Sin embargo, la instalación de paneles solares en el mar puede presentar desafíos adicionales.

Beneficios Potenciales de los Paneles Solares Flotantes

La ubicación de proyectos de energía renovable a gran escala cerca de centros de población es ideal, pero el terreno disponible es relativamente escaso y caro en la mayoría de las áreas urbanas. En comunidades rurales agrícolas, donde el terreno es más abundante, existe la preocupación de que la conversión de tierras de cultivo en granjas solares a gran escala pueda ser perjudicial para la seguridad alimentaria. Sin embargo, los paneles solares flotantes ocupan poco o ningún espacio terrestre y aprovechan espacios que tienen pocas, si es que hay alguna, otras oportunidades de desarrollo.

La eficiencia de los paneles solares a menudo disminuye cuando se calientan por encima de los 25°C. Por ejemplo, la mayoría de los paneles solares tienen un coeficiente de temperatura de -0.3%°C a -0.5%°C. Esto significa que por cada grado Celsius, la eficiencia se reduce en una fracción de un porcentaje. Desafortunadamente, en climas cálidos, esta reducción en la eficiencia puede disminuir significativamente la producción de energía solar. Montar los paneles solares por encima del agua puede tener un efecto de enfriamiento natural, aumentando la producción de energía solar.

Otro beneficio de los paneles solares flotantes es que los módulos pueden ayudar a proteger el cuerpo de agua del sol, evitando la evaporación de agua dulce. Esto puede ser especialmente beneficioso en climas secos o durante períodos de sequía. De hecho, un estudio realizado en 2021 mostró que cubrir 4,000 millas de canales de California con paneles solares podría conservar 65 mil millones de galones de agua al año al reducir la evaporación.

Cuando los contratistas solares instalan granjas solares flotantes en embalses de presas hidroeléctricas, a menudo pueden utilizar la infraestructura eléctrica existente para la energía solar, lo que reduce los costos de desarrollo. Del mismo modo, los ingenieros solares también están examinando la combinación de parques eólicos marinos y granjas solares flotantes, que pueden utilizar la misma línea de transmisión. Por ejemplo, hay un proyecto planificado en el Mar del Norte, cerca de los Países Bajos, con una capacidad solar de 5 megavatios, que comenzará a operar en 202

Desafíos Actuales para la Energía Solar Marina y Flotante

Aunque hay muchos beneficios en las granjas solares flotantes, también existen algunas desventajas a superar. Por lo general, hay más desafíos con las instalaciones solares flotantes ubicadas en agua salada, ya que el agua salada puede dejar una capa en los módulos, lo que disminuye la producción de energía solar. Esto también puede ser un problema para proyectos en tierra cerca del océano que reciben rocío de sal.

Debido a que las granjas solares flotantes son menos comunes, requieren equipos especiales que mantienen los módulos por encima de la superficie del agua. Esto es más sofisticado y complejo que los sistemas de montaje estándar en techos o en el suelo. Además, debido a que este es un mercado de nicho, estos materiales pueden ser más caros, lo que aumenta los costos.

Estos proyectos solares también son más complejos desde el punto de vista de la ingeniería debido a las posibles velocidades del viento, la corrosión, las complicaciones de anclaje y el movimiento del agua. La selección del sitio puede ser difícil y llevar mucho tiempo, lo que aumenta los problemas de permisos y los costos de desarrollo y construcción.

Además, la construcción de plantas de energía solar flotantes puede dañar el medio ambiente y alterar la vida acuática, especialmente en áreas prístinas. Una vez instalados, los módulos que sombrean la superficie del agua reducen la luz solar disponible, alterando los ecosistemas. Por ejemplo, las investigaciones han demostrado que las granjas solares flotantes pueden afectar la estratificación en un cuerpo de agua. Los cambios en la estratificación del agua pueden causar una disminución de oxígeno en las capas inferiores, aumentando las concentraciones de nutrientes y matando peces. Se necesita más investigación para conocer las implicaciones ecológicas de la energía solar flotante.

Proyectos Solares Marinos Existentes

Hay numerosos países que están construyendo granjas solares flotantes a gran escala, incluyendo China, India, Taiwán, Corea del Sur, Alemania, los Países Bajos y Estados Unidos. Aunque algunos están en funcionamiento, muchos se encuentran en diferentes etapas de desarrollo.

El proyecto flotante más grande en funcionamiento es la planta solar de Dingzhuang en el este de China. Este proyecto de 320 megavatios está montado sobre un embalse, está conectado a un parque eólico de 100 megavatios y tiene 8 megavatios-hora de almacenamiento de batería.

En contraste, el proyecto flotante más grande en línea en Estados Unidos, el proyecto Healdsburg en California, es mucho más pequeño. Este proyecto de 8 megavatios se encuentra en 15 acres de estanques en una planta de tratamiento de aguas residuales.

El proyecto flotante más grande planificado es la granja solar flotante de Saemangeum en Corea del Sur. Este proyecto de 1 gigavatios tiene como objetivo estar operativo en 2030 y puede ayudar al país a reducir significativamente su dependencia de los combustibles fósiles. Estará ubicado en terrenos intermareales en la costa del Mar Amarillo, junto a una granja solar en tierra.

En India, se está construyendo una planta de FPV de 600 megavatios cerca de la presa Omkareshwar en el río Narmada. El parque solar flotante más grande de Europa en construcción se encuentra en Portugal, en el embalse de Alqueva. Este proyecto de 5 megavatios acompañará a una presa hidroeléctrica y producirá electricidad más rentable que las plantas de energía de gas natural.

Taiwán se ha convertido en líder en granjas solares marinas debido a que el espacio en tierra es limitado en la isla, pero hay mucho espacio en el mar. En los últimos años, Chenya Energy completó un proyecto de 180 MW en la costa oeste de Taiwán y está planeando más proyectos solares marinos.

SolarDuck, un desarrollador de paneles solares flotantes holandés-noruego, desarrollará un proyecto piloto de 500 kilovatios en el Mar del Norte, que consiste en seis plataformas interconectadas en anclajes sintéticos en un parque eólico marino.

¿Cuánto Pueden Costar los Paneles Solares Flotantes?

El costo de las granjas solares flotantes varía dependiendo de numerosos factores, incluyendo el costo de los sistemas de anclaje, la infraestructura de transmisión, los arrendamientos de bienes raíces, la mano de obra y la capacidad del sistema. Por ejemplo, se estima que el proyecto Saemangeum costará $82 mil millones, y la pequeña granja solar en el río Narmada tiene un costo de $1 millones.

Algunos proyectos más experimentales, como el proyecto holandés en el Mar del Norte, todavía se encuentran en fase de prueba. Por lo tanto, el costo por megavatio es mucho mayor porque son de menor escala y requieren más investigación.

Paneles Solares Flotantes: ¿Las Instalaciones Solares del Futuro?

Aunque los proyectos floatovoltaic son prometedores en ciertas áreas, no son ideales para todas las ubicaciones. Esta aplicación es más atractiva en áreas donde el terreno es escaso y la infraestructura de transmisión existente está en su lugar. A menudo, los sitios más atractivos son los embalses de las presas hidroeléctricas, pero algunos desarrolladores solares están examinando aplicaciones en el mar en parques eólicos marinos y terrenos intermareales.

Aunque se han completado muchos proyectos flotantes, se necesita más investigación para avanzar en este enfoque. Por ejemplo, se necesita investigación para comprender los impactos ecológicos de las granjas solares flotantes o la mejor manera de anclarlos.

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