Un equipo internacional de investigación ha recopilado y revisado la literatura publicada sobre sistemas solares fotovoltaicos flotantes (FPV, por sus siglas en inglés) entre 2013 y 2022 y cómo los sistemas basados en agua se comparan con los basados en tierra. El documento resume los resultados más importantes de una amplia gama de estudios sobre sistemas FPV y presenta una visión general del estado de la técnica de la tecnología, sus beneficios y desafíos, y pone de relieve las lagunas en la investigación.
El autor correspondiente del estudio, Ramanan Chidambaram Jayaraj, declaró a pv magazine que el equipo revisó más de 300 artículos, así como patentes, sitios web del sector e informes. Los investigadores trazaron la ganancia de energía en FPV en relación con los sistemas fotovoltaicos terrestres (LPV) para 19 informes diferentes que examinan las tecnologías FPV que varían en tamaño y ángulo de inclinación, así como la ganancia de eficiencia para 10 informes diferentes. Para este informe, el equipo excluyó de su revisión los estudios que investigaban la fotovoltaica sumergida y parcialmente sumergida, así como los sistemas que estaban en contacto con el agua para su refrigeración.
«Con el 70% del mundo cubierto de agua, la investigación y el desarrollo de FPV en plataformas oceánicas abre una nueva era de la energía solar con el avance de estructuras flotantes robustas», subrayaron los científicos. «Sin embargo, hay que tener en cuenta que los océanos no son necesariamente tranquilos, y las duras corrientes oceánicas pueden plantear serios desafíos a las estructuras FPV. Por lo tanto, los esfuerzos de investigación y desarrollo que aborden esta cuestión son cruciales».
Los investigadores señalaron que los resultados de los estudios revisados sugieren que la mayor capacidad de producción de energía de los FPV puede suponer potencialmente una disminución de hasta el 85% en el coste nivelado de la energía (LCOE) en comparación con los LPV, incluso a pesar de la mayor inversión de capital inicial. Los datos recopilados de la bibliografía muestran aumentos potenciales del rendimiento energético de hasta el 35,9% para la FPV en comparación con los sistemas convencionales. Destacan varios factores que afectan a la capacidad de alcanzar este rendimiento máximo, como el nivel de irradiancia, el ángulo de inclinación, la temperatura y el efecto de refrigeración, entre otros.
El equipo también observó un rango entre el 0,1% y el 4,45% para la ganancia de eficiencia de los FPV frente a los LPV, así como mejoras del 2,4% al 3,3% para los FPV que emplean tecnología de seguimiento. Además, los estudios revisados mostraron que los paneles solares flotantes bifaciales que también utilizan efectos de seguimiento y refrigeración de doble eje podrían incluso lograr ganancias del 42,5% al 47,5%.
«Sobre la base de la revisión exhaustiva que abarca desde 2013 hasta 2022, se ha demostrado consistentemente que los sistemas fotovoltaicos flotantes superan a los sistemas solares fotovoltaicos terrestres convencionales en condiciones homogéneas», concluyeron. Además, destacaron que la FPV integrada con presas hidroeléctricas «no solo maximiza la generación de energía renovable, sino que también capitaliza la infraestructura existente, revolucionando potencialmente el panorama energético.»
El estudio incluye un análisis de los retos a los que se enfrentan los sistemas FPV, señalando que factores como la elevación variable del terreno en el trayecto de los paneles -así como las rocas, la hierba y otros paneles- pueden influir en la eficacia del viento para refrigerar los paneles. Cita un caso en el que la temperatura de un FPV era superior a la de un sistema sobre tejado durante las horas de mayor insolación, subrayando que el rendimiento depende «en gran medida» de la ubicación del sistema.
El grupo explica que de los análisis revisados en el estudio se desprenden ciertas limitaciones. «Los análisis y predicciones tecnoeconómicos existentes sobre el rendimiento de los FPV suelen basarse en herramientas de software, que ofrecen ventajas en términos de coste, tiempo y eficiencia de recursos en comparación con los métodos de investigación tradicionales», señaló. «Sin embargo, estas herramientas de software a menudo requieren modificaciones significativas en sus interfaces de usuario para adaptarse adecuadamente a las características y requisitos únicos de los sistemas FPV. Además, algunos estudios han descubierto que incluso el software fotovoltaico solar de buena reputación puede no ser totalmente capaz de predecir con precisión el rendimiento de los sistemas FPV».
Los resultados de la revisión están disponibles en el estudio «Towards sustainable power generation: Recent advancements in floating photovoltaic technologies – ScienceDirect» (Hacia la generación de energía sostenible: avances recientes en tecnologías fotovoltaicas flotantes – ScienceDirect), publicado en Renewable and Sustainable Energy Reviews. El equipo está formado por investigadores de la Universidad Curtin de Malasia y del Instituto de Energía de Bangalore y el Instituto de Energía de Assam de la India.
Los investigadores subrayaron que «existe una necesidad acuciante de seguir desarrollando software dedicado a la modelización y predicción numérica específicamente adaptado a las aplicaciones FPV. Este desarrollo permitiría realizar evaluaciones más precisas y fiables del rendimiento de la FPV, contribuyendo al avance y la adopción generalizada de la tecnología en el sector de las energías renovables».
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