Energia solar flotant: avantatges, components clau i reptes

Els principis elèctrics darrere de l'energia solar flotant són similars als dels sistemes muntats a terra i al terrat. La característica única és l'estructura flotant extraïble, que es pot instal·lar en masses d'aigua infrautilitzades per a la generació d'electricitat a gran escala. Aquest article parlarà dels avantatges i desavantatges del solar flotant, juntament amb altra informació útil.

Què és el solar flotant?

El solar flotant, també conegut com a sistemes fotovoltaics flotants (FPV), es refereix a les matrius de panells solars que es col·loquen a la superfície de l'aigua. Els panells solars estan muntats de manera segura en plataformes flotants, que poden oscil·lar lleugerament però no afecten la generació d'energia estable del sistema. Normalment, els sistemes solars flotants s'instal·len a estanys, llacs i embassaments, ja que aquests llocs generalment experimenten menys vent que els oceans oberts.

El solar flotant és un mètode de generació d'energia respectuós amb el medi ambient que combina tecnologies marines i d'energies renovables. L'electricitat generada per aquestes matrius flotants es transmet mitjançant cables submarins a torres de transmissió d'energia designades.

Components clau d'un sistema solar flotant

Similars als que s'utilitzen en sistemes de terra o de terrat, aquests panells capten la llum solar i la converteixen en electricitat. Es poden utilitzar panells més eficients per maximitzar la producció d'energia en un espai limitat.

Les plataformes flotants solen estar fetes de materials duradors i d'alta densitat, com ara HDPE (polietilè d'alta densitat) per garantir que els panells solars romanguin a flotació. També es poden afegir marcs d'alumini per millorar l'estabilitat i proporcionar una estructura d'instal·lació robusta per als panells solars.

El sistema d'ancoratge manté de manera segura la plataforma flotant en el seu lloc, evitant que es vagi a la deriva a causa del vent o dels corrents d'aigua. Això garanteix l'estabilitat i el posicionament precís de la placa solar. Els cables d'ancoratge es poden fer amb fibres sintètiques, filferros d'acer o cadenes, depenent de la profunditat i naturalesa de la massa d'aigua.

L'electricitat de corrent continu (corrent continu) generada pels panells solars s'ha de convertir en corrent alterna (corrent altern) per utilitzar-la en sistemes elèctrics. L'inversor realitza aquesta conversió crucial, assegurant una sortida d'energia optimitzada per al seu ús a la xarxa o instal·lacions in situ.

S'utilitzen cables impermeables especials i connectors duradors per gestionar les connexions elèctriques dins del sistema. Aquests cables connecten les plaques solars entre si i transmeten l'electricitat generada a l'inversor i al punt de connexió a la xarxa terrestre, assegurant una transferència d'energia segura i eficient.

Avantatges del solar flotant

El solar flotant fa un ús excel·lent de l'espai, especialment a les zones on el terreny és escàs o massa car. Els sistemes flotants es poden instal·lar en masses d'aigua infrautilitzades, com ara embassaments, preses i llacs, reduint la necessitat de reutilitzar el terreny o netejar els paisatges naturals per a les centrals d'energia solar. Aquest és un avantatge important perquè permet generar energia sense ocupar terrenys valuosos, que es poden utilitzar per a altres finalitats.

La relació simbiòtica entre l'aigua i els panells solars ajuda a augmentar l'eficiència solar. L'efecte de refredament natural de l'aigua ajuda a mantenir els panells solars a una temperatura de funcionament més baixa, reduint els problemes de sobreescalfament. Aquesta regulació de temperatura pot augmentar l'eficiència de les plaques solars fins a un 15%, la qual cosa comporta una major producció d'energia i un millor retorn de la inversió.

Els cossos d'aigua tenen propietats reflectants inherents, que milloren l'efecte albedo i augmenten l'eficiència dels panells solars flotants. La llum solar reflectida a la superfície de l'aigua afegeix més fotons als panells solars, augmentant la quantitat de llum que es pot convertir en electricitat. Aquesta interacció mútuament beneficiosa augmenta la producció total d'energia, fent solar flotant una solució atractiva per optimitzar la generació d'energia solar.

Els panells solars flotants ajuden a reduir l'evaporació de l'aigua, la qual cosa permet conservar els recursos hídrics. Això és especialment valuós a les regions propenses a la sequera i semiàrides, on l'efecte d'ombra dels panells flotants pot reduir significativament la pèrdua d'aigua. A més, bloquejant la llum solar, els sistemes flotants ajuden a controlar el creixement d'algues nocives, millorant la qualitat de l'aigua.

En comparació amb els sistemes solars muntats a terra, els sistemes solars flotants solen ser més rendibles. Com que no cal comprar terrenys ni preparar grans llocs, aquests sistemes poden ser més econòmics d'instal·lar. A més, els sistemes solars flotants a prop de les centrals hidroelèctriques existents o les instal·lacions de tractament d'aigua poden estalviar en costos d'infraestructura d'integració i transmissió.

Els estudis inicials suggereixen que els sistemes solars flotants tenen menys impacte en la vida aquàtica en comparació amb altres estructures aquàtiques o submarines. El disseny i la col·locació de les plaques solars flotants garanteixen una alteració mínima dels hàbitats aquàtics, afavorint una convivència positiva amb els ecosistemes aquàtics.

Podeu començar amb un petit sistema solar flotant i ampliar-lo segons sigui necessari. La naturalesa modular de les plataformes flotants fa que sigui fàcil d'ajustar i escalar el sistema per adaptar-se a diferents mides i configuracions del lloc.

Desavantatges del solar flotant

En comparació amb els sistemes tradicionals muntats a terra, els sistemes solars flotants, juntament amb les seves plataformes, ancoratges i cables, són més complexos i tenen costos inicials més elevats. Tanmateix, algunes anàlisis de costos suggereixen que si es tenen en compte les millores d'eficiència, els costos totals durant la vida útil del sistema podrien ser comparables o lleugerament superiors als sistemes terrestres.

El solar flotant ha estat operatiu en projectes pilot durant més d'una dècada, demostrant un rendiment fiable. Tanmateix, la seva durabilitat a llarg termini no està totalment confirmada. Es necessiten més dades per entendre com aquests sistemes aguanten durant diverses dècades d'exposició, tenint en compte factors com ara el desgast relacionat amb el clima, la degradació del rendiment al llarg del temps i els impactes del manteniment en curs.

Aquesta tecnologia no és d'aplicació universal. Molts projectes solars flotants són a gran escala i estan dissenyats per subministrar energia a empreses comercials o de serveis públics. Per a persones o entitats més petites que necessiten energia solar, els sistemes de terra o de terra solen ser una opció més pràctica.

Actualment, la majoria de les plantes solars flotants es troben en masses d'aigua artificials, inclosos embassaments, piscines d'emmagatzematge d'aigües residuals i basses de reg agrícoles. Aquestes instal·lacions també es poden trobar a pedreres, jaciments miners, preses i regions costaneres. Mentre que les masses d'aigua naturals ofereixen oportunitats per al desenvolupament solar, els embassaments artificials tenen avantatges únics. Aquests embassaments solen tenir una infraestructura i vies preexistents, cosa que fa que la instal·lació i el manteniment de sistemes solars flotants siguin més fàcils i rendibles.

Sistemes flotants desplegats en medis marins

Les aplicacions solars flotants estan fent una transició natural cap a entorns marins. La majoria de les ciutats més grans del món es troben al llarg de les costes i actualment s'enfronten a un fort creixement demogràfic, escassetat de sòls i reptes per satisfer les creixents demandes energètiques. Això ha donat lloc a un interès creixent en les aplicacions marines dels sistemes fotovoltaics flotants (FPV).

La tecnologia adequada per a entorns d'aigua dolça no és directament aplicable als entorns marins, per la qual cosa cal centrar-se en el desenvolupament de solucions adaptades a aquests entorns. Una de les tecnologies clau necessàries per desplegar sistemes flotants en condicions marines és l'ús de materials compostos per suportar el vent, les onades, les forces de la marea i les onades induïdes pel vaixell. Actualment, els sistemes solars flotants utilitzen generalment pontons de polietilè d'alta densitat (HDPE), que són adequats per a dipòsits d'aigua dolça i eviten la contaminació de l'aigua potable. Tanmateix, per a l'aigua de mar, els materials també han de tenir en compte l'impacte de l'aigua salada en la durabilitat a llarg termini.

Tecnologies clau per a sistemes flotants offshore

Depenent de la regió, les alçades de les onades poden variar, i el trencament de les ones pot fer que l'estructura suporti càrregues excessives, augmentant els costos dels materials, els marcs metàl·lics i els cables d'ancoratge, juntament amb uns costos operatius més elevats. Tal com es mostra al diagrama, a partir de simulacions hidrodinàmiques, les ones de 0,3 metres d'alçada, juntament amb els corrents de marea i les velocitats del vent, poden exercir una força d'impacte d'aproximadament 14 kN2/Hz sobre sistemes flotants.

JM Solar llança un projecte de sistema flotant offshore

El solar flotant avança cap al desplegament de sistemes fotovoltaics flotants (FPV) en entorns marins. Actualment, JM Solar, en col·laboració amb l'Institut 725 de China Shipbuilding Group, està avançant en el "Projecte de demostració d'aplicacions fotovoltaiques flotants offshore", que ha entrat en proves pilot marines. L'experiència dels projectes solars flotants a l'interior ofereix un camí per augmentar i fer la transició a condicions properes a la costa ia la costa. Per tant, investigar la viabilitat tècnica i els reptes del disseny de sistemes flotants per a entorns marins té una importància pràctica, amb les aplicacions FPV que s'estan provant inicialment en entorns propers a la costa.