Así son las cinco tecnologías innovadoras que marcarán el futuro de la fotovoltaica

Los investigadores españoles en energía fotovoltaica se han dado cita este 3 de abril para compartir los principales avances y el futuro de nuestra industria en I+D+i en la sede de la Agencia Estatal de Investigación.

Se trata de la Asamblea Anual de la Plataforma Tecnológica Española Fotovoltaica (FOTOPLAT), impulsada por el Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades, y que bajo el lema Innovación y Emprendimiento en Sinergia.

En ella se han expuesto las capacidades y el talento nacionales con los que contamos, demostrando los avances que se están realizando en investigación, desarrollo e innovación, y el liderazgo español en esta tecnología.

Las tecnologías españolas que marcarán el futuro de la fotovoltaica se han compartido en este foro nacional mostrando los avances más relevantes en cinco ámbitos clave.

Fotovoltaica integrada en edificios

La primera de ellas es la fotovoltaica integrada en edificios (BIPV, por sus siglas en inglés: Building-Integrated Photovoltaics) es una tecnología que consiste en integrar paneles solares fotovoltaicos directamente en los elementos arquitectónicos de un edificio, como fachadas, techos, ventanas o balcones, en lugar de instalar paneles solares de manera independiente sobre estos.

Se trata de una forma de generar energía solar sin alterar la estética del edificio, ya que los paneles se diseñan para ser una parte funcional de la estructura del inmueble. Una forma innovadora de combinar la arquitectura con la sostenibilidad energética, creando edificios más eficientes y con menor impacto ambiental.

Techos, fachadas y vidrios solares

Como  ejemplos de la tecnología BIPV están los techos solares, instalaciones en las que los paneles fotovoltaicos se incorporan en el techo del edificio como parte del material de cubierta, reemplazando o combinándose con los materiales tradicionales.

También se mostrarán ejemplos de fachadas solares, en las que los paneles solares funcionan como parte integrada de las paredes exteriores del edificio, captando la luz solar mientras sirven de revestimiento.

Como último ejemplo en este tipo de instalaciones están las ventanas solares, en la que se usan vidrios fotovoltaicos que permiten la generación de energía sin comprometer la transparencia del vidrio.

Fotovoltaica flotante

Como segunda tecnología puntera para el futuro está la fotovoltaica flotante, que consiste en instalar paneles solares fotovoltaicos sobre cuerpos de agua, como embalses, lagos o incluso mares.

En lugar de colocar los paneles sobre terrenos, se utilizan estructuras flotantes que mantienen los paneles sobre el agua. Esta modalidad aprovecha grandes superficies de agua que, de otro modo, estarían desaprovechadas, permitiendo generar energía renovable de manera eficiente.

Entre los ejemplos de fotovoltaica flotante tenemos la colocación de placas solares en embalses hidroeléctricos. Los proyectos de fotovoltaica flotante en embalses de plantas hidroeléctricas permiten aprovechar infraestructuras existentes para generar más energía renovable.

También se pueden poner como modelos de futuro para la fotovoltaica flotante los proyectos en zonas costeras. Algunos países han comenzado a explorar la fotovoltaica flotante marina, especialmente en zonas donde la disponibilidad de espacio en tierra es limitada.

Sistemas de predicción de energía renovable

La aparición de nuevas herramientas es otro de los modelos a tener en cuenta en el futuro. En este terreno estarían los sistemas de predicción de energía renovable.

Se trata de utilizar modelos matemáticos y algoritmos avanzados para predecir la generación de energía a partir de fuentes renovables en un periodo de tiempo determinado.

Estos sistemas se basan en datos meteorológicos, históricos de generación y otras variables relevantes para anticipar cómo cambiará la producción de energía renovable en función de factores como la radiación solar, la velocidad del viento o las precipitaciones, entre otros.

Los sistemas de predicción de energía renovable ayudan a mejorar la eficiencia de instalaciones al permitir que la generación de energía se ajuste dinámicamente según las condiciones meteorológicas esperadas. Esto no solo optimiza la operación de las instalaciones, sino que también contribuye a una mayor integración y estabilidad de las energías renovables en la red eléctrica.

Predicción en instalaciones híbridas

En instalaciones hibridadas, que combinan diferentes fuentes de energía renovable (como energía solar y eólica), un sistema de predicción juega un papel crucial para optimizar el funcionamiento del sistema. Esto se aplica de varias maneras como la optimización de la combinación de fuentes.

Si el sistema predice que en un determinado periodo habrá poca radiación solar pero con buenos vientos o al contrario, se puede optimizar la generación de energía utilizando principalmente la fuente predominante. La gestión del almacenamiento se erige como un elemento necesario en la que el sistema de predicción también es fundamental.

De este modo se podrá rever cuándo se generará un exceso de energía, lo que permite almacenar esa energía en baterías para utilizarla en momentos de baja producción, como durante la noche o en periodos sin viento.

Carga y descarga de baterías

La predicción precisa ayuda a planificar la carga y descarga de las baterías de manera eficiente, mejorando la capacidad de respuesta del sistema híbrido ante cambios en la disponibilidad de recursos.

La predicción en la integración con la red eléctrica también ayuda a coordinar la cantidad de energía renovable que se inyectará en la red eléctrica. Al anticipar la generación, se puede enviar energía cuando haya alta producción y reducirla cuando la generación sea baja, lo que optimiza la estabilidad de la red y reduce los costos operativos.

Con predicciones más precisas, el sistema puede evitar depender de fuentes de energía convencional o de respaldo (como generadores de diésel), reduciendo los costos asociados a la generación de energía no renovable. Los algoritmos pueden predecir variaciones a corto y largo plazo, permitiendo ajustes rápidos y reduciendo la necesidad de recursos adicionales.

Operación y mantenimiento

La O&M (Operación y Mantenimiento) en una planta fotovoltaica del futuro abarcará varias actividades esenciales para asegurar su funcionamiento eficiente y la máxima producción de energía.

Esto incluye monitoreo continuo, que permite supervisar en tiempo real el rendimiento de los paneles, inversores y otros componentes; mantenimiento preventivo, como la limpieza regular de los paneles y la revisión de cables y conexiones; y mantenimiento correctivo, que consiste en reparar o reemplazar componentes defectuosos.

Entre las tecnologías O&M que son tendencia está la monitorización de las curvas I-V, fundamental para detectar cualquier desviación en el rendimiento de los paneles solares.

Si un panel presenta una curva I-V anómala, puede ser señal de problemas como suciedad, sombreado o fallos en los paneles o inversores. Al analizar estas curvas, se optimiza la producción de energía, ya que permite ajustar los puntos de operación y realizar mantenimiento predictivo, reduciendo costos y mejorando la eficiencia operativa.

Nanorecubrimientos

Para facilitar y optimizar estas operaciones de mantenimiento también están los nanorecubrimientos. Aplicados en los paneles fotovoltaicos, ofrecen una capa protectora contra la suciedad, la corrosión y otros factores ambientales.

Esto ayuda a mantener los paneles limpios durante más tiempo, reduce la necesidad de limpieza frecuente, mejora la resistencia de los paneles a las condiciones climáticas extremas y prolonga su vida útil. Como resultado, los costos de mantenimiento se reducen y se maximiza el rendimiento de la planta a lo largo del tiempo.

Reciclaje de paneles

El reciclaje de paneles fotovoltaicos es un proceso crucial para reducir el impacto ambiental de los paneles solares al final de su vida útil, que suele ser de unos 25 a 30 años.

Los paneles fotovoltaicos contienen materiales como silicio, vidrio, plásticos, metales y componentes electrónicos que pueden ser reutilizados. El reciclaje permite recuperar estos materiales y reducir la necesidad de extraer nuevos recursos, minimizando la huella ecológica.

El proceso de reciclaje incluye varias etapas: desmontaje de los paneles, separación de los materiales como vidrio, aluminio, silicio y metales raros, y su posterior procesamiento. El silicio puede ser refinado y reutilizado para fabricar nuevos paneles, mientras que el vidrio y los metales se reutilizan en otros sectores industriales.