Seguidores con sistema de bloqueo: ¿lo que el viento se llevó?

Del número de mayo de la revista pv magazine

Es mayo de 2018: la compañía valenciana Axial Structural Solutions presenta en Intersolar su tracker 2V con Blocking System, un sistema de bloqueo con el que, afirma, además de abordar los problemas derivados del viento en la estructura del seguidor, se aumenta la seguridad del producto durante su ciclo de vida. La solución, que se mostraba en un showroom al que solo se accedía con cita previa, duplicaba la velocidad admisible de los fenómenos aeroelásticos y reducía movimientos y vibraciones, lo que minimiza también los problemas de microrroturas en los paneles sin aumentar el coste de mantenimiento.

El modo de operación es aparentemente sencillo: el Blocking System convierte al seguidor solar en una estructura fija durante el 98% del tiempo. El 2% del tiempo restante, en el cual el tracker se encuentra en movimiento hacia su ángulo óptimo de generación, el sistema funciona como un amortiguador que asegura la puesta en defensa. Finalizado este movimiento, el sistema se bloquea de nuevo, equiparando el comportamiento del seguidor al de una estructura fija.

En septiembre de 2020, la sevillana Esasolar anunció el lanzamiento de Esablock, que la compañía define como el primer y único sistema del mercado que protege de manera integral a los seguidores del viento. Este sistema de tecnología patentada garantiza, según Esasolar, la estabilidad de los trackers frente al galloping y el fluttering, una inestabilidad aeroelástica causada por el viento que provoca oscilaciones en las estructuras de los trackers cuyo movimiento puede provocar su colapso y hacer volar las estructuras y los paneles. Esablock permite que el tracker se mueva para seguir al sol y que, cuando se detiene una vez alcanzada su nueva posición, se bloquee como si se tratase de una estructura fija.

Antonio Jesús Martín Núñez, director técnico de Esasolar, dice a pv magazine que “los sistemas de protección disponibles en el mercado empiezan a funcionar solamente cuando el viento supera la velocidad de trabajo de los tracker que, por regla general, suele ser inferior a los 75 km/h. Pero velocidades de viento inferiores pueden causar galloping o fluttering, incluso con el sistema de protección tradicional activado”.

Esablock es compatible con todo tipo de módulos y cualquier sistema de seguimiento monofila y admite terrenos con pendientes Norte-Sur de hasta 15º. “Prevemos un futuro en el que esta tecnología se aplicará de forma estándar en proyectos de nueva construcción o modificando los existentes para hacerlos más seguros”, dice la compañía.

El desarrollo fue ganador en 2021 del programa Innowwide financiado por la Comisión Europea para facilitar el acceso a las pymes a mercados internacionales por medio de Viability Assessment Projects (VAPs).

¿Son los seguidores el problema?

Uno de los principales problemas que tiene los grandes módulos es que sufren unas cargas de viento mucho mayores debido a su mayor superficie (vela). Como explica a pv magazine Asier Ukar, de PI Berlin, “lo ideal a nivel estático es que el módulo sea lo más cuadrado posible; geometrías muy estiradas (como es el caso de estos módulos) hacen aumentar el perímetro y la complejidad del anclaje”.

En este caso, parecería lógico optar por estructura fija en lugares muy ventosos, pero parece que tampoco así se garantiza la protección frente al viento. “Sea cual sea la estrategia del seguidor para enfrentarse al viento, se han producido fallos importantes incluso en estructuras fijas, pero el problema no siempre es achacable a la calidad del seguidor o de la estructura: se dio porque no se calculó adecuadamente la carga de viento que pueden recibir las estructuras”, explica a pv magazine Nicolas Chouleur, socio de Everoze, que insiste en la importante de realizar estudios más avanzados de viento, invertir en desarrollo e ingeniería. “Los fallos no son del seguidor, sino del dimensionamiento del proyecto”, concluye.

Eficacia probada (y mejorada)

El desarrollador español Diverxia ha usado el seguidor solar de Axial con Blocking System en una planta de 150 MW en Huéneja, Granada. El sistema protege al seguidor ante cambios de dirección de viento gracias a su ángulo de defensa muy cercano a 0º, diferenciándolo de los casos de protecciones a 45º, donde el tracker se queda totalmente desprotegido cuando la dirección del viento oscila alrededor de la dirección Norte-Sur.

En el emplazamiento en el que se encuentra el proyecto tienen lugar rachas de viento muy frecuentes superiores a los 50 km/h “por lo que consideramos que el sistema de bloqueo era la solución que más fiabilidad podría otorgar al proyecto”. Acerca de la efectividad, desde Axial afirman que “estamos en este momento finalizando el commissioning del proyecto y el comportamiento está siendo el esperado. No obstante, durante el proceso de desarrollo (aproximadamente 2 años de medición) se instaló en el site un tracker de prueba de las mismas características que el finalmente instalado. Los resultados fueron muy positivos”.

Acerca del sobrecoste, afirman que es totalmente asumible, y añaden que “los rendimientos de la planta se incrementan de manera considerable con un sistema de seguimiento, sobre todo en determinadas zonas. Nuestra conclusión es que el sistema de bloqueo es el punto de equilibrio entre producción y fiabilidad. Por ello, después de analizar la solución técnica y de realizar muchas pruebas, hemos decidido instalar la nueva versión del seguidor con un sistema de seguridad que mantiene todas las ventajas del sistema de bloqueo anterior mejorando el comportamiento con velocidades altas en operación y además reduciendo el OPEX del proyecto”. Será en una planta de 50 MW en España.

Diverxia concluye afirmando que “en el futuro, siempre que las estadísticas de viento e inclinación del terreno lo permitan, optaremos por la solución de tracker para conseguir una mayor producción de energía. Menor espacio equivale a mayor capacidad”.

El seguidor también se ha usado en plantas existentes que han sufrido daños por el viento. “Hemos reparado en España una planta de 150 MW que se destruyó por completo”, dice a pv magazine Antonio Robredo, Business Development Manager de Axial. “Se usó un tracker flexible y la planta quedó destruida. Era un contrato de varios millones, lo perdimos por 250.000 euros y lo acabamos reparando por más de lo que costó”, concluye Robredo.

Una vez más, lo barato sale caro

Quienes lo han probado, afirman que los sistemas de bloqueo funcionan, aunque no se ha reunido aún la experiencia para calcular su vida útil. “Hay motores, piezas de movimiento, desgaste… no tenemos experiencia aún para saber si seguirá funcionando durante 40 o 50 años, como se afirma”, dice Chouleur.

El Departamento de I+D de Axial consiguió certificar el Blocking System como innovación tecnológica en 2018. “Ahora el sistema ha evolucionado hasta el Tracker 2V TT, y hemos aligerado también el sobrecoste que implicaba”, dice Antonio Robredo. “La nueva versión logra aumentar su velocidad y eficacia y es más económica, pues el cilindro hidráulico, que era muy caro, se ha sustituido por más coronas de giro y más motores”, explica, y “optimiza su proceso de montaje, ya que reduce en un 30% el número de referencias”.

Dice Robredo que el tracker más económico es el 1 vertical bifila –en un terreno plano, el ahorro frente al 2V puede ser de hasta un 10%–, y el que fabrica Axial también incluye sistema de bloqueo “y nos diferencia de todos los demás fabricantes: usamos dos coronas de giro y una junta homocinética, que transmite la potencia al tracker siguiente y, además, permite bloquearlo”, dice. “Mientras que el empujador lineal de la competencia exige que los trackers sean totalmente planos, la junta homocinética permite trabajar con pendientes de hasta el 17% y desviaciones de 30º entre ellos”, describe, y añade que es compatible con todo tipo de módulos.

La pregunta a si compensan el gasto extra y el incremento de la complejidad (hay que ocupar más superficie, incrementa el coste del seguro, y la operación y mantenimiento) se responde con la ubicación. En el sur de Europa, Oriente Medio, África del Norte o Norteamérica, el coste añadido de los sistemas de seguimiento resulta ampliamente compensado por el incremento en la energía producida y la mejor distribución de la generación eléctrica a lo largo del día.

Con módulos monofaciales, el salto de fija a seguimiento a un eje es de entre un 15 y un 25% más de generación de energía, y de fija a seguimiento a dos ejes, puede llegar a un 35% o un 40% según una simulación que hizo PI Berlin sobre una instalación en Sevilla que comparte Asier Ukar. “Y para bifacial, la diferencia es bastante más alta”, añade.

Otras opciones

Una vez demostrado que funcionan y, en muchos casos, compensan, surge otra cuestión; ¿por qué no hay más fabricantes que oferten seguidores con sistema de bloqueo?

El Dr.-Ing. Bernd Zwingmann, Product Development Global Manager de Soltec, expone su visión: Cuando el stow se hace a altos ángulos (45-50º), el tracker se comporta de forma muy similar a una estructura fija y un único punto de bloqueo es suficiente para asegurar la integridad del seguidor solar. Si la posición de stow se hace a ángulos planos, es común el uso de sistemas de bloqueo; pero estos suponen un coste extraordinario que rara vez se compensa, aunque se reduzca el coste de otros elementos del seguidor, tales como hincas, soportes de módulo, o incluso el tubo. “Desde Soltec, creemos que hay opciones más óptimas, tanto desde el punto de vista económico como de diseño estructural, como son reducir la longitud del seguidor y aumentar el espesor de los principales elementos como el tubo para permitir stow en ángulos planos”, dice.

Eduardo Chillarón, Director técnico de PV Hardware (PVH), enumera como inconvenientes de los sistemas de bloqueo su coste extraordinario, la necesidad de contar con un sistema de control robusto, que suelen ser sistemas hidráulicos con aceite que conllevan un mantenimiento alto –además del impacto ambiental que puede conllevar la pérdida de aceite– y el coste alto de montaje. “Nosotros nos decantamos por una posición de defensa con ángulo alto para hacer más estable la estructura, o bien, como en el caso de nuestro MonoLine+2V, por un seguidor mecánicamente muy corto para que se pueda colocar en una posición de defensa plana”, concluye Eduardo Chillarón.

También Ángel Galván, Ingeniero Estructural de Nextracker, comenta su punto de vista: “nosotros utilizamos dos estrategias para proteger a los trackers frente al viento: el NX Horizon utiliza una posición de defensa con un ángulo alto; y el NX Gemini utiliza actuadores lineales a lo largo del seguidor que funcionan con puntos de bloqueo”.

Galván explica que la utilización de uno u otro depende del tipo de proyecto, pero la idea principal para distinguir si un seguidor debe de llevar bloqueadores es la posición de defensa: “Si se utilizan posiciones de defensa con ángulos cercanos al 0, ese sistema seguramente deberá llevar bloqueadores para garantizar su estabilidad. En caso de posiciones de defensa con ángulos altos (mayores o iguales a 30º), el sistema puede garantizar la estabilidad sin necesidad de utilizar sistemas de bloqueo”, dice.

A nivel de coste, cada uno tiene sus ventajas y desventajas: Si se utilizan ángulos de defensa altos, las cargas que tendrá que soportar el seguidor serán mayores y, por tanto, se necesitara mas acero. En el caso de utilizar un ángulo de defensa más bajo, tendremos cargas mas bajas y podremos utilizar menos acero; por contra, tendremos el sobrecoste que producen los sistemas de bloqueo”, concluye.

En resumen, estamos ante dos tipos de tipos de soluciones: para ángulos de inclinación de menos de 45º, parece que no merece la pena un sistema de bloqueo, porque las acciones del viento se pueden mitigar el viento con mayor rigidez, a través de mayores espesores del acero. Pero si el sistema está basado en una posición de defensa más plana, tiene sentido y su eficacia parece demostrada. Aún así, no está de más invertir en un buen estudio, pues el problema de los incidentes es la ingeniería, y no el producto.

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