La Energía Solar Fotovoltaica Flotante

Breve Introducción a la Energía Solar Fotovoltaica

Aunque la energía solar ha sido, es y será la fuente energética más abundante de la Tierra, no fue hasta 1839 que Alexandre Edmond Becquerel observó como la radiación solar que incidía en algunos materiales producía electricidad. Es decir, Edmon Becquerel acababa de descubrir el efecto fotovoltaico. Cuarenta y cuatro años más fueron necesarios para desarrollar la primera celda solar, que tenía una eficiencia inferior al 1%. Gracias al gran impacto generado por estos primeros descubrimientos, y debido al uso de esta tecnología durante los años de la carrera espacial, aquellos dispositivos inventados en 1883 con menos de un 1% de eficiencia se convirtieron en 1959 en paneles fotovoltaicos comerciales, con un 10% de eficiencia. Sin embargo, la proliferación de estos dispositivos no fue rápida. Como ejemplo, la capacidad instalada de esta tecnología en 1999 era tan sólo de 1.000 MW, el equivalente a una sola central nuclear.

Estimación de las reservas energéticas planetarias finitas y renovables (en teravatios año, 2009). Se muestran las reservas recuperables totales para los recursos finitos. Se muestra el potencial anual de las energías renovables. Fijaros en como con una pequeña fracción de la energía solar que llega a la Tierra, podríamos suministrar el consumo de todo el planeta. Fuente: A Fundamental Look at Energy Reserves for the Planet, Perez et al.

En el siglo XXI sin embargo, la historia cambia. La reducción de los costes de producción de los paneles solares y la lenta pero constante mejora en su eficiencia ha hecho aumentar de manera drástica la construcción de instalaciones fotovoltaicas, tanto a gran escala como en el sector residencial. Estas mejoras han hecho que los 1.000 MW de potencia instalada en 1999 se conviertan en 480.000 a finales del año 2018 (IRENA).

Evolución del precio de los módulos fotovoltaicos de 2010 al 2018 para diferentes tecnologías. Fijaros como el precio de la tecnología fotovoltaica más común (cristalina) ha disminuido de 3,4 $ / W en 2010 a menos de 0,5 $ / W en 2018 (esto es más de un 80%). Fuente: IRENA.

Evolución de la eficiencia de las celdas solares de 1975 a 2015. Hay que tener en cuenta que estas células solares no son comerciales. Por lo tanto, la eficiencia mostrada sólo se puede conseguir en el laboratorio. Los paneles fotovoltaicos comerciales actuales tienen eficiencias cercanas al 20%. Fuente: NREL.

No obstante, la energía solar fotovoltaica está todavía lejos de producir tanta energía como las fuentes energéticas convencionales, tales como los combustibles fósiles, o como otras fuentes renovables más utilizadas, tales como la energía hidroeléctrica o la eólica. Actualmente, la producción de electricidad mediante energía solar fotovoltaica representa menos del 1,5% de toda la electricidad generada en el mundo (IEA).

Generación de electricidad por combustible. Datos mundiales de 1990 a 2016. Obsérvese como la energía solar fotovoltaica es la pequeña línea de color verde oscuro que aparece a partir de 2005. Fuente: IEA.

Dejando de lado los intereses políticos y económicos de los oligopolios de los combustibles fósiles que rigen el sector energético (hola Exxon, Shell, BP, Total …), y habiendo llegado al punto de que la construcción y explotación de una central fotovoltaica es más barata que la de una planta equivalente de combustibles fósiles, el principal problema que encuentra la tecnología fotovoltaica es su baja densidad energética. Como ejemplo, si se quisiera construir una central solar fotovoltaica que produjera la misma cantidad de electricidad que una central nuclear, se necesitaría un área de paneles fotovoltaicos 60 veces mayor que el terreno ocupado por la central nuclear (Nuclear Energy Institute, NEI ).

Sin embargo, la construcción de plantas faraónicas de energía solar fotovoltaica no es la solución. Aunque sólo abarcando el 1,2% del desierto del Sahara con paneles fotovoltaicos podríamos generar toda la electricidad consumida en el mundo (Forbes), un sistema centralizado, donde la electricidad tiene que recorrer miles de kilómetros desde su producción hasta su consumo, no parece el más eficiente (y no sólo en términos de pérdidas de electricidad durante este transporte). Si se produce localmente, cada país o región es responsable de su energía y no depende de terceros, que pueden utilizar el poder que tienen sobre el suministro energético como herramienta política para amenazar e influir otros territorios. Además de este aumento de seguridad energética, la generación local de energía promueve el sector energético regional y todos los demás sectores interrelacionados.

Por tanto, para conseguir que la energía solar fotovoltaica llegue a los niveles de otras fuentes de energía renovables maduras, hay que satisfacer dos condiciones principales. En primer lugar, es necesario un aumento constante de la eficiencia de los paneles solares, por lo que cada vez se necesite menos superficie fotovoltaica solar para generar la misma cantidad de electricidad. En segundo lugar, hay que empezar a instalar fotovoltaica en superficies no convencionales, tales como tejados residenciales e industriales o masas de agua … sí, ¡agua!

La Energía Solar Fotovoltaica Flotante

La idea de instalar paneles solares fotovoltaicos en superficies acuáticas, conocida como energía solar fotovoltaica flotante, fue concebida en 2009 por dos ingenieros alemanes mientras visitaban las Maldivas. En aquella época, tenían la creencia de que la isla podía deshacerse de los generadores diésel, caros y contaminantes, que suministraban electricidad sustituyéndolos por energía renovable. Sin embargo, sus pensamientos iniciales se encontraron con una falta de terreno disponible en la isla. Seis años más tarde, en un intento de resolver este tema, la compañía Swimsol, creada por uno de estos ingenieros alemanes, lanzó la primera planta solar de energía flotante del mundo, llamada SolarSea.

Una de las plataformas fotovoltaicas flotantes utilizadas en la central SolarSea. Fuente: Swimsol

El proyecto maldivo tuvo un gran éxito, ya que la electricidad producida por la planta fotovoltaica flotante era más barata que la que producían los generadores diésel. Gracias a este logro, se han llevado a cabo decenas de estudios sobre la viabilidad de esta tecnología, que sugieren ubicaciones alternativas a la superficie del mar, tales como lagos naturales, pantanos hechos por humanos o centrales hidroeléctricas.

Como ejemplo, un estudio publicado recientemente por el NREL (National Renewable Energy Laboratory, EE.UU.) estima que la instalación de fotovoltaica flotante en los más de 24.000 lagos estadounidenses artificiales podría generar cerca del 10% de la producción eléctrica anual de la nación. Sin embargo, las centrales fotovoltaicas flotantes se están construyendo más en el mar, con más de 100 centrales instaladas a finales del año pasado. Japón, por ejemplo, acoge 56 de las 70 instalaciones fotovoltaicas flotantes más grandes del mundo y, en Singapur, la compañía municipal de agua potable está planeando la construcción de una central eléctrica de 50 MW, un tamaño equivalente a 45 campos de fútbol.

Planta fotovoltaica flotante más grande del mundo (150 MW), ubicada en la cuenca de la presa de las Tres Gargantas (China). Fuente: Ciel & Terre International

El uso de fotovoltaica flotante conlleva otros beneficios adicionales más allá de la reducción de la dependencia de terreno, como una evaporación reducida de agua de los lagos y estanques y el crecimiento de ecosistemas naturales, como las algas. Además, la instalación de energía solar fotovoltaica flotante junto a centrales hidroeléctricas permite utilizar la infraestructura de transmisión eléctrica existente, reduciendo los gastos económicos del proyecto solar.

Sin embargo, los paneles fotovoltaicos también se benefician de la presencia de agua. Un estudio del Centro de Aplicación de Energía Solar (SEAC) reveló que los paneles flotantes pueden, en algunos casos, permanecer hasta seis grados más fríos que los instalados en tierra firme. Dado que la eficacia de un panel solar fotovoltaico disminuye cuanto más alta es la temperatura, el hecho de conseguir temperaturas más frescas aumenta la producción eléctrica de estos paneles si se compara con los instalados en tierra firme.

Paneles fotovoltaicos flotantes instalado en Walden, Colorado. Crédito: Dennnis Schroeder/NREL

Finalmente, el coste de adquisición y desarrollo del terreno se está convirtiendo en la mayor parte del coste de un proyecto solar. En algunos lugares donde el precio del terreno es bastante elevado, tales como islas o países pequeños, ya se está adoptando rápidamente la tecnología solar fotovoltaica flotante. Varios proyectos en los Países Bajos, Bélgica, Seychelles, China, India, Japón, Singapur… se llevarán a cabo durante los próximos años.

Links de Interés

  • Gráficos interactivos sobre energía renovable: IRENA
  • Base de datos interactiva sobre estadísticas energéticas del mundo: IEA
  • Comparativa del tamaño de una central solar fotovoltaica con una central nuclear: NEI
  • Artículo sobre energía solar fotovoltaica flotante: NREL
  • Where Sun Meets Water. Informe sobre energía solar fotovoltaica flotante: World Bank

Author: Eloi Delgado Ferrer

Specialization: Residential Solar PV and Energy Auditing.

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