El vidrio es un material único utilizado por su estabilidad química y transparencia visual. Se utiliza habitualmente en paneles solares como capa exterior protectora.
En su índice anual de módulos fotovoltaicos, el Centro de Pruebas de Energías Renovables (RETC) examinó los problemas emergentes en la fabricación de vidrio solar y su rendimiento sobre el terreno. Se ha constatado un aumento preocupante de los cristales de paneles solares que se rompen espontáneamente sobre el terreno, a veces incluso antes de la puesta en servicio.
La doctora Teresa Barnes dirige el Grupo de Fiabilidad y Rendimiento de Sistemas Fotovoltaicos del Laboratorio Nacional de Energías Renovables de Estados Unidos (NREL, por sus siglas en inglés). Barnes y sus colegas del NREL informaron del problema.
«La rotura espontánea del vidrio es un ejemplo de un modo de fallo que no solíamos ver. Cuando empecé a trabajar en la fiabilidad de los módulos solares, hace siete u ocho años, la mayoría de las veces oíamos hablar de rotura de cristales cuando las operaciones y las prácticas de mantenimiento eran descuidadas», explica Barnes.
Ahora ya no es así, y el equipo de fiabilidad del NREL recibe regularmente informes de rotura de cristales en módulos de silicio no relacionados con daños directos por mantenimiento o impactos de tormentas». El equipo descubrió que, con el tiempo, la calidad media del vidrio solar parece estar disminuyendo.
«Antes, los módulos superaban la prueba de carga estática IEC 61215 con un gran factor de seguridad», explica Barnes. «Hoy en día, los módulos apenas superan la prueba de carga estática básica o no la superan con factores de seguridad más altos. Algunos diseños de módulos nuevos simplemente no superan la prueba de carga estática mínima».
El equipo del NREL ha empezado a formular la hipótesis de que los daños en el cristal de los paneles solares están sufriendo un proceso similar al del parabrisas de un coche que necesita ser sustituido. Cuando un parabrisas sufre daños por impacto, a menudo sólo se manifiesta como una pequeña marca en forma de estrella que parece insignificante. Pero cuando se producen condiciones meteorológicas extremas con temperaturas muy altas o muy bajas, la gravedad del daño se hace patente y, de repente, se ve una gran grieta en toda la superficie.
«Creemos que una dinámica similar podría ser la causa principal de la rotura espontánea del vidrio solar», afirma Barnes.
Según el NREL, este aumento de las roturas se debe probablemente a la tendencia del vidrio solar a hacerse más fino con el paso del tiempo. Mike Pilliod, de Central Tension, que habló en el taller sobre fiabilidad de módulos fotovoltaicos 2024 del NREL, dijo que cualquier fabricante puede templar vidrio de 3 mm. Pero por debajo de 3 mm, el templado del vidrio es un proceso difícil. Dijo que a medida que el vidrio se hace más delgado, se necesitan menos fallos para crear defectos que limiten la resistencia del vidrio. El NREL está estudiando activamente estos defectos para comprender algunos de los posibles escollos de la utilización de vidrio fino en la fabricación de paneles solares.
Barnes advirtió que puede ser una combinación de efectos lo que está haciendo que la rotura del vidrio sea una amenaza mayor que antes. Los módulos son cada vez más grandes, los bastidores más finos y los raíles de montaje están cada vez más juntos. Todos estos factores dan lugar a «módulos grandes y flexibles» que ejercen más presión sobre la superficie de cristal, que también es cada vez más delgada en muchos módulos.
Según el equipo del NREL, en el taller sobre fiabilidad de módulos fotovoltaicos de este año, los fabricantes empezaron a hablar de introducir marcos más gruesos y posiciones de montaje más amplias.
«A medida que se comprende mejor cómo interactúa el sistema de módulos, se puede trabajar para optimizar el equilibrio de las cargas», afirma Barnes. «El péndulo en ese acto de equilibrio ya puede estar oscilando de nuevo hacia la integridad del marco y el riel de montaje».
Mientras que algunos proveedores de módulos se centran en los marcos y el montaje, otros han introducido módulos de vidrio templado que se comercializan como resistentes al granizo y al clima extremo.
RETC preguntó a Barnes por las recientes pérdidas catastróficas en Texas, donde las tormentas de granizo causaron cientos de millones de dólares en daños a activos solares operativos.
GCube Insurance, una aseguradora de energías renovables, dijo que, a pesar de ser sólo el 1,4% del número total de reclamaciones de seguros presentadas, alrededor del 54% de los costes incurridos de las pérdidas totales de energía solar se puede atribuir al granizo. Esta afirmación se basa en los datos recopilados por Gcube en los últimos cinco años. Los costes medios ascendieron a 58 millones de dólares por siniestro.
«Hace diez años, te echaban de la reunión si mencionabas el diseño de módulos específicos para el clima. El consenso era que sería demasiado caro», afirma Barnes. «Ahora, los módulos específicos para cada clima y las pruebas específicas para cada clima empiezan a parecer viables, porque cada vez se presta más atención a los costes totales del sistema. Es muy posible que veamos módulos resistentes al granizo, sobre todo en un mercado como el estadounidense, donde podría merecer la pena pagar más por la resistencia al granizo».
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