Enerxía solar flotante: beneficios, compoñentes clave e desafíos

Os principios eléctricos detrás da enerxía solar flotante son similares aos dos sistemas montados no chan e nos tellados. A característica única é a estrutura flotante extraíble, que se pode instalar en masas de auga subutilizadas para a xeración de electricidade a gran escala. Este artigo discutirá as vantaxes e desvantaxes do solar flotante, xunto con outra información útil.

Que é o solar flotante?

Os sistemas solares flotantes, tamén coñecidos como sistemas fotovoltaicos flotantes (FPV), refírese ás matrices de paneis solares que se colocan na superficie da auga. Os paneis solares están montados de forma segura en plataformas flotantes, que poden balancearse lixeiramente pero non afectan á xeración de enerxía estable do sistema. Normalmente, os sistemas solares flotantes instálanse en estanques, lagos e encoros, xa que estes lugares xeralmente experimentan menos vento que os océanos abertos.

A enerxía solar flotante é un método de xeración de enerxía ecolóxico que combina tecnoloxías mariñas e de enerxía renovable. A electricidade xerada por estas matrices flotantes transmítese a través de cables submarinos ás torres de transmisión de enerxía designadas.

Principais compoñentes dun sistema solar flotante

Semellantes aos que se usan nos sistemas montados no chan ou nos tellados, estes paneis captan a luz solar e convértena en electricidade. Pódense usar paneis máis eficientes para maximizar a produción de enerxía nun espazo limitado.

As plataformas flotantes adoitan estar feitas de materiais duradeiros e de alta densidade como HDPE (polietileno de alta densidade) para garantir que os paneis solares permanezan a flote. Tamén se poden engadir marcos de aluminio para mellorar a estabilidade e proporcionar unha estrutura de instalación robusta para os paneis solares.

O sistema de ancoraxe mantén firmemente a plataforma flotante no seu lugar, evitando que se desvíe polo vento ou as correntes de auga. Isto garante a estabilidade e o posicionamento preciso da matriz solar. Os cables de ancoraxe poden estar feitos de fibras sintéticas, fíos de aceiro ou cadeas, dependendo da profundidade e natureza da masa de auga.

A electricidade DC (corrente continua) xerada polos paneis solares debe converterse en AC (corrente alterna) para o seu uso en sistemas eléctricos. O inversor realiza esta conversión crucial, garantindo unha saída de enerxía optimizada para o seu uso pola rede ou as instalacións no lugar.

Para xestionar as conexións eléctricas do sistema utilízanse cables impermeables especiais e conectores duradeiros. Estes cables unen os paneis solares entre si e transmiten a electricidade xerada ao inversor e ao punto de conexión á rede terrestre, garantindo unha transferencia de enerxía segura e eficiente.

Vantaxes do solar flotante

A solar flotante fai un excelente uso do espazo, especialmente nas zonas onde o terreo é escaso ou demasiado caro. Os sistemas flotantes pódense instalar en masas de auga infrautilizadas, como encoros, presas e lagos, o que reduce a necesidade de reutilizar a terra ou despexar paisaxes naturais para as centrais solares. Esta é unha vantaxe importante porque permite a xeración de enerxía sen ocupar terreos valiosos, que poden ser utilizados para outros fins.

A relación simbiótica entre a auga e os paneis solares axuda a aumentar a eficiencia solar. O efecto de arrefriamento natural da auga axuda a manter os paneis solares a unha temperatura de funcionamento máis baixa, reducindo os problemas de sobrequecemento. Esta regulación de temperatura pode aumentar a eficiencia dos paneis solares ata un 15%, o que leva a unha maior produción de enerxía e un mellor retorno do investimento.

As masas de auga teñen propiedades reflectoras inherentes, que melloran o efecto albedo e aumentan a eficiencia dos paneis solares flotantes. A luz solar reflectida na superficie da auga engade máis fotóns aos paneis solares, aumentando a cantidade de luz que se pode converter en electricidade. Esta interacción mutuamente beneficiosa aumenta a produción total de enerxía, facendo da solar flotante unha solución atractiva para optimizar a xeración de enerxía solar.

Os paneis solares flotantes axudan a reducir a evaporación da auga, o que permite conservar os recursos hídricos. Isto é especialmente valioso nas rexións propensas á seca e semiáridas, onde o efecto de sombreamento dos paneis flotantes pode reducir significativamente a perda de auga. Ademais, ao bloquear a luz solar, os sistemas flotantes axudan a controlar o crecemento de algas nocivas, mellorando a calidade da auga.

En comparación cos sistemas solares montados no chan, os sistemas solares flotantes tenden a ser máis rendibles. Dado que non é necesario comprar terreos nin preparar grandes sitios, estes sistemas poden ser máis económicos de instalar. Ademais, os sistemas solares flotantes preto de centrais hidroeléctricas ou instalacións de tratamento de auga existentes poden aforrar custos de infraestruturas de integración e transmisión.

Os estudos iniciais suxiren que os sistemas solares flotantes teñen menos impacto na vida acuática en comparación con outras estruturas baseadas na auga ou submarinas. O deseño e a colocación dos paneis solares flotantes aseguran a mínima perturbación dos hábitats acuáticos, promovendo unha convivencia positiva cos ecosistemas acuáticos.

Podes comezar cun pequeno sistema solar flotante e expandilo segundo sexa necesario. A natureza modular das plataformas flotantes fai que sexa fácil axustar e escalar o sistema para adaptalo a diferentes tamaños e configuracións de sitios.

Desvantaxes do solar flotante

En comparación cos sistemas tradicionais montados no chan, os sistemas solares flotantes, xunto coas súas plataformas, ancoraxes e cables, son máis complexos e teñen custos iniciais máis elevados. Non obstante, algunhas análises de custos suxiren que se se teñen en conta as melloras de eficiencia, os custos totais durante a vida útil do sistema poderían ser comparables ou lixeiramente superiores aos dos sistemas terrestres.

O solar flotante estivo operativo en proxectos piloto durante máis dunha década, demostrando un rendemento fiable. Non obstante, a súa durabilidade a longo prazo non está totalmente confirmada. Necesítanse máis datos para comprender como estes sistemas aguantan durante varias décadas de exposición, tendo en conta factores como o desgaste relacionado co tempo, a degradación do rendemento ao longo do tempo e os impactos do mantemento en curso.

Esta tecnoloxía non é de aplicación universal. Moitos proxectos solares flotantes son a gran escala e están deseñados para subministrar enerxía a empresas comerciais ou de servizos públicos. Para persoas ou entidades máis pequenas que necesitan enerxía solar, os sistemas montados no tellado ou no chan adoitan ser unha opción máis práctica.

Actualmente, a maioría das plantas solares flotantes están situadas en masas de auga artificiais, incluíndo encoros, piscinas de almacenamento de augas residuais e estanques de rego agrícola. Estas instalacións tamén se poden atopar en canteiras, xacementos mineiros, encoros e rexións costeiras. Aínda que as masas de auga naturais ofrecen oportunidades para o desenvolvemento solar, os encoros artificiais teñen vantaxes únicas. Estes encoros normalmente veñen con infraestruturas e vías preexistentes, o que fai que a instalación e o mantemento de sistemas solares flotantes sexan máis fáciles e rendibles.

Sistemas flotantes despregados en ambientes mariños

As aplicacións solares flotantes están en transición natural cara a ambientes mariños. A maioría das cidades máis grandes do mundo están situadas ao longo das costas e actualmente afrontan un forte crecemento da poboación, escaseza de terras e desafíos para satisfacer as crecentes demandas de enerxía. Isto levou a un maior interese nas aplicacións mariñas para sistemas fotovoltaicos flotantes (FPV).

A tecnoloxía axeitada para ambientes de auga doce non é directamente aplicable aos escenarios mariños, polo que é necesario centrarse no desenvolvemento de solucións adaptadas a estes ambientes. Unha das tecnoloxías fundamentais necesarias para implantar sistemas flotantes en condicións mariñas é o uso de materiais compostos para resistir o vento, as ondas, as forzas das mareas e as ondas inducidas polos barcos. Actualmente, os sistemas solares flotantes adoitan empregar pontóns de polietileno de alta densidade (HDPE), que son axeitados para depósitos de auga doce e evitan a contaminación da auga potable. Non obstante, para a auga do mar, os materiais tamén deben considerar o impacto da auga salgada na durabilidade a longo prazo.

Tecnoloxías clave para sistemas flotantes offshore

Dependendo da rexión, a altura das ondas pode variar, e a rotura das ondas pode facer que a estrutura soporta cargas excesivas, aumentando os custos de materiais, armazóns metálicos e cables de ancoraxe, xunto con maiores custos operativos. Como se mostra no diagrama, a partir de simulacións hidrodinámicas, as ondas de 0,3 metros de altura, xunto coas correntes das mareas e as velocidades do vento, poden exercer unha forza de impacto de aproximadamente 14 kN2/Hz sobre sistemas flotantes.

JM Solar lanza o proxecto de sistema flotante offshore

A solar flotante avanza cara a implantación de sistemas fotovoltaicos flotantes (FPV) en ambientes mariños. Actualmente, JM Solar, en colaboración co Instituto 725 de China Shipbuilding Group, está a avanzar no "Proxecto de demostración de aplicacións fotovoltaicas flotantes offshore", que entrou en probas piloto mariñas. A experiencia dos proxectos solares flotantes no interior proporciona unha vía para a ampliación e a transición a condicións próximas á costa e ao mar. Polo tanto, investigar a viabilidade técnica e os retos do deseño de sistemas flotantes para ambientes mariños é de importancia práctica, xa que as aplicacións FPV se proban inicialmente en ambientes próximos á costa.