L’Energia Solar Fotovoltaica Flotant

Breu Introducció a l’Energia Solar Fotovoltaica

Tot i que l’energia solar ha estat, és i serà la font energètica més abundant de la Terra, no va ser fins al 1839 que Alexandre Edmond Becquerel observà com la radiació solar que incidia en alguns material produïa electricitat. És a dir, Edmon Becquerel acabava de descobrir l’efecte fotovoltaic. Quaranta-quatre anys més van ser necessaris per tal de desenvolupar la primera cel·la solar, que tenia una eficiència inferior a l’1%. Gràcies al gran impacte generat per aquests primers descobriments, i degut a l’ús d’aquesta tecnologia durant els anys de la cursa espacial, aquells dispositius inventats el 1883 amb menys d’un 1% d’eficiència esdevingueren a l’any 1959 panells fotovoltaics comercials, amb un 10% d’eficiència. No obstant, la proliferació d’aquests dispositius no va ser ràpida. Per exemple, la capacitat instal·lada d’aquesta tecnologia a l’any 1999 era només de 1.000 MW, l’equivalent a una sola central nuclear.

Estimació de les reserves energètiques planetàries finites i renovables (en terawatts any, 2009). Es mostren les reserves recuperables totals per als recursos finits. Es mostra el potencial anual de les energies renovables. Fixeu-vos com amb una petita fracció de l’energia solar que arriba a la Terra, podríem subministrar el consum de tot el planeta. Font: A Fundamental Look at Energy Reserves for the Planet, Perez et al.

Al segle XXI però, l’historia canvia. La reducció dels costos de producció dels panells solars i la lenta però constant millora en la seva eficiència ha fet augmentar de manera dràstica la construcció d’instal·lacions fotovoltaiques, tan a gran escala com en el sector residencial. Aquestes millores han fet que els 1.000 MW de potència instal·lada al 1999 es converteixin en 480.000 a finals de l’any 2018 (IRENA).

Evolució del preu dels mòduls fotovoltaics del 2010 al 2018 per a diferents tecnologies. Fixeu-vos com el preu de la tecnologia fotovoltaica més comuna (cristal·lina) ha disminuït de 3,4 $ / W el 2010 a menys de 0,5 $ / W el 2018 (això és més d’un 80%). Font: IRENA.

Evolució de l’eficiència de les cèl·les solars de 1975 a 2015. Cal tenir en compte que aquestes cèl·lules solars no són comercials. Per tant, l’eficiència mostrada només es pot aconseguir al laboratori. Els panells fotovoltaics comercials actuals tenen eficiències properes al 20%. Font: NREL.

No obstant, l’energia solar fotovoltaica està encara lluny de produir tanta energia com les fonts energètiques convencionals, tals com els combustibles fòssils, o com altres fonts renovables més utilitzades, tals com l’energia hidroelèctrica o l’eòlica. Actualment, la producció d’electricitat mitjançant energia solar fotovoltaica representa menys de l’1,5% de tota l’electricitat generada arreu del món (IEA).

Generació d’electricitat per combustible. Dades mundials de 1990 a 2016. Observeu com l’energia solar fotovoltaica és la petita línia de color verd fosc que apareix a partir del 2005. Font: IEA.

Deixant de banda els interessos polítics i econòmics dels oligopolis dels combustibles fòssils que regeixen el sector energètic (hola Exxon, Shell, BP, Total …), i havent arribat al punt que la construcció i explotació d’una central fotovoltaica és més barata que la d’una planta equivalent de combustibles fòssils, el principal problema que troba la tecnologia fotovoltaica és la seva baixa densitat energètica. Com a exemple, si es volgués construir una central solar fotovoltaica que produís la mateixa quantitat d’electricitat que una central nuclear, es necessitaria una àrea de panells fotovoltaics 60 vegades més gran que el terreny ocupat per la central nuclear (Nuclear Energy Institute, NEI).

Tanmateix, la construcció de plantes faraòniques d’energia solar fotovoltaica no és la solució. Tot i que només abastant l’1,2% del desert del Sàhara amb panells fotovoltaics podríem generar tota l’electricitat consumida a tot el món (Forbes), un sistema centralitzat, on l’electricitat ha de recórrer milers de quilòmetres des de la seva producció fins al seu consum, no sembla el més eficient (i no només en termes de pèrdues d’electricitat durant aquest transport). Si es produeix localment, cada país o regió és responsable de la seva energia i no depèn de tercers, que poden utilitzar el poder que tenen sobre el subministrament energètic com a eina política per amenaçar i influir altres territoris. A més d’aquest augment de seguretat energètica, la generació local d’energia promou el sector energètic regional i tots els altres sectors interrelacionats.

Per tant, per tal d’aconseguir que l’energia solar fotovoltaica arribi als nivells d’altres fonts d’energia renovables madures, cal satisfer dues condicions principals. En primer lloc, cal augment constant de l’eficiència dels panells solars, de manera que cada vegada es necessiti menys superfície fotovoltaica solar per tal generar la mateixa quantitat d’electricitat. En segon lloc, l’ús de superfícies no convencionals, com ara teulades residencials i industrials o masses d’aigua … sí, aigua!

L’Energia Solar Fotovoltaica Flotant

La idea d’instal·lar panells solars fotovoltaics en superfícies aquàtiques, coneguda com a energia solar fotovoltaica flotant, va ser concebuda el 2009 per dos enginyers alemanys mentre visitaven les Maldives. En aquella època, tenien la creença que l’illa podia desfer-se dels generadors dièsel, cars i contaminants, que subministraven electricitat substituint-los per energia renovable. No obstant això, els seus pensaments inicials es van trobar amb una manca de terreny disponible a l’illa. Sis anys més tard, en un intent de resoldre aquest tema, la companyia Swimsol, creada per un d’aquests enginyers alemanys, va llançar la primera planta solar d’energia flotant del món, anomenada SolarSea.

Una de les plataformes fotovoltaiques flotants utilitzades a la central SolarSea. Font: Swimsol

El projecte maldivià va tenir un gran èxit, ja que l’electricitat produïda per la planta fotovoltaica flotant era més barata que la que produïen els generadors dièsel. Gràcies a aquesta fita, s’han dut a terme desenes d’estudis sobre la viabilitat d’aquesta tecnologia, que suggereixen ubicacions alternatives a la superfície del mar, com ara llacs naturals, pantans fets per humans o centrals hidroelèctriques.

Com a exemple, un estudi publicat recentment per l’NREL (National Renewable Energy Laboratory, EUA) estima que la instal·lació de fotovoltaica flotant en els més de 24.000 llacs nord-americans artificials podria generar prop del 10% de la producció elèctrica anual de la nació. No obstant això, les centrals fotovoltaiques flotants s’estan construint més al mar, amb més de 100 centrals instal·lades a finals de l’any passat. El Japó, per exemple, acull 56 de les 70 instal·lacions fotovoltaiques flotants més grans del món i, a Singapur, la companyia municipal d’aigua potable està planejant la construcció d’una central elèctrica de 50 MW, una mida equivalent a 45 camps de futbol.

Planta fotovoltaica flotant més gran del món (150 MW), situada a la conca de la presa de les Tres Goles (Xina). Font: Ciel & Terre International

L’ús de fotovoltaica flotant comporta altres beneficis addicionals més enllà de la reducció de la dependència de terreny, com ara una evaporació reduïda d’aigua dels llacs i conques i el creixement d’ecosistemes naturals, com ara les algues. A més, la instal·lació d’energia solar fotovoltaica flotant al costat de centrals hidroelèctriques permet utilitzar la infraestructura de transmissió elèctrica existent, reduint les despeses econòmiques del projecte solar.

No obstant això, els panells fotovoltaics també es beneficien de la presència d’aigua. Un estudi del Centre d’Aplicació d’Energia Solar (SEAC) va revelar que els panells flotants poden, en alguns casos, romandre fins a sis graus més freds que els instal·lats en terra ferma. Atès que l’eficàcia d’un panell solar fotovoltaic disminueix com més alta és la temperatura, el fet d’aconseguir temperatures més fresques augmenta la producció elèctrica d’aquests panells si es compara amb els instal·lats a terra ferma.

Panells fotovoltaics flotants instal·lat a Walden, Colorado. Credit: Dennnis Schroeder/NREL

Finalment, el cost d’adquisició i desenvolupament del terreny s’està convertint en la part més gran del cost d’un projecte solar. En alguns llocs on el preu del terreny és bastant elevat, com ara illes o països petits, ja s’està adoptant ràpidament la tecnologia solar fotovoltaica flotant. Diversos projectes als Països Baixos, Bèlgica, Seychelles, Xina, Índia, Japó, Singapur… es durant a terme durant els pròxims anys.

Links d’InterèsGràfics interactius sobre energia renovable: IRENA

  • Base de dades interactiva sobre estadístiques energètiques arreu del món: IEA
  • Comparativa de la grandària d’una central solar fotovoltaica amb una central nuclear: NEI
  • Article sobre energia solar fotovoltaica flotant: NREL
  • Where Sun Meets Water. Informe sobre l’energia solar fotovoltaica flotant: World Bank

Author: Eloi Delgado Ferrer

Specialization: Residential Solar PV and Energy Auditing.

Deixa un comentari

L'adreça electrònica no es publicarà. Els camps necessaris estan marcats amb *