Innovaciones a Pleno Sol

Si se pudiera capturar toda la energía solar que llega a nuestro planeta durante una hora, se podría cubrir el consumo energético mundial durante un año. A escala local, el 1% de la superficie del desierto de Atacama (que presenta la mayor radiación solar a nivel global con más de 2.500 kWh/m2) sería suficiente para obtener el 100% de la electricidad requerida en Chile utilizando energía solar.

Así de gigantesco es el potencial de la fuente energética de mayor crecimiento en nuestro país durante la última década. Tanto es así, que al 30 de septiembre pasado el territorio nacional contaba con 9.109 megawatts fotovoltaicos instalados, los que representaban el 26% de la capacidad total del Sistema Eléctrico Nacional.

Proyecto Atamostec

Si bien lo anterior representa una gran ventaja competitiva, también plantea desafíos tecnológicos importantes para Chile. De ahí la conformación, en 2018, del consorcio Atamostec, a cargo de Corfo y socios privados, que busca desarrollar tecnologías para la industria solar fotovoltaica en climas desérticos y de alta radiación.

Fruto de su trabajo en los primeros años surgió Atamo, la primera versión del módulo fotovoltaico bifacial (que produce energía solar por ambas caras del panel), el cual mostró entre 8,7% y 14% de mayor eficiencia en estructuras fijas, y entre 7,2% y 11,4% en estructuras de seguidor solar, en comparación con la tecnología monofacial fija. "De esta forma, se convirtió en uno de los pioneros en el mundo en demostrar los beneficios de los paneles bifaciales en condiciones reales del desierto", señala un artículo del proyecto.

Cabe indicar que Atamostec opera la Plataforma Solar del Desierto de Atacama (PSDA), que se ubica en el salar de Yungay, a 90 kilómetros al sureste de Antofagasta. En este centro científico se realizan pruebas, testeos, medición de variables y pilotajes de nuevas tecnologías solares, tanto de Chile como del extranjero, que se quieran adaptar a las características de los lugares donde se vayan a utilizar. "En este emplazamiento existen las mejores condiciones geográficas y de clima para eso", afirman en el consorcio.

Las innovaciones son posteriormente validadas en la planta de pruebas industriales "Lalcktur" de 1 MWp.

Uno de los objetivos de la iniciativa es reducir el costo nivelado de energía a menos de 25 US$/MWh para el año 2025, para lo cual trabaja en:

• Desarrollo de módulos: Para desarrollar y optimizar una tecnología bifacial especialmente diseñada por los miembros del consorcio, de manera de alcanzar un alto rendimiento energético y un sistema duradero.

• Balance de sistemas: La reducción de los costos se llevará a cabo mediante la adaptación de la tecnología existente combinada con nuevos diseños y componentes.

• Operación y mantenimiento: Aborda los retos del desierto como limpieza, soiling, operación remota y mantenimiento predictivo con soluciones y procedimientos adaptados a distintos climas.

• Caracterización, testeo y optimización: "A través de un control exhaustivo y detallado del rendimiento del sistema Atamostec, producirá al menos tres versiones del módulo fotovoltaico para el año 2025", afirman en Atamostec.

Estándar de la Industria

Colbún, una de las principales empresas de generación eléctrica de Chile, actualmente opera tres parques fotovoltaicos: Ovejería, Machicura y Diego de Almagro Sur. Estos dos últimos ya cuentan con paneles solares monocristalinos bifaciales, "los que resultan más eficientes (en torno al 21%) respecto de los tradicionales paneles policristalinos, además de captar la energía del sol por su parte frontal y también por el reverso. Es una mejora que está siendo implementada de manera sostenida por la industria", destaca Álvaro Puelma, Subgerente Área Solar de la empresa.

En AES Chile, en tanto, recuerdan que la primera planta fotovoltaica de la empresa data de 2016 y utiliza paneles monofaciales de silicio policristalino. Sin embargo, a partir de la construcción de Andes Solar II-A, que inició su operación en 2020, "se han incorporado módulos fotovoltaicos bifaciales de media celda o half-cell, que actualmente constituyen el estándar de la industria. Su configuración eleva el rendimiento del panel, lo cual se ve reflejado en mejoras en la producción y disminución de pérdidas asociadas principalmente a 'sombreamiento'. Existe también un incremento en la potencia de los paneles fotovoltaicos en los diversos proyectos, que van desde 300 a 525 Wp", detallan en la compañía.

Álvaro Puelma destaca las ventajas de los paneles solares monocristalinos bifaciales.

¿Otras innovaciones? En AES plantean que el uso de celdas de menor área, con coeficientes más bajos de temperatura, con reducida o nula degradación ante radiación ultravioleta y módulos de arquitectura butterfly, "permitiría mejorar el rendimiento bajo condiciones de alta 'irradiancia' que están presentes en la zona norte del país. Adicionalmente, la incorporación de módulos vidrio-vidrio hace posible aumentar la vida útil del panel dado que se evita el uso de polímero en la cara trasera, que suele agrietarse o rasgarse por efecto de la luz ultravioleta", indican.

Asimismo, recientemente sumó a su operación el parque fotovoltaico Andes Solar II-B, que además de contar con el banco de baterías más grande de América Latina incorpora un piloto de 10 MWp de la tecnología Maverick de la empresa 5B, cuyas estructuras modulares prefabricadas permiten la instalación de paneles en un tercio del tiempo en comparación con sistemas tradicionales y utilizan la mitad de su superficie convencional.

Para avanzar en éste y otros ámbitos relacionados, la compañía tiene vigente un convenio de cooperación con el Centro de Desarrollo Energético de la Universidad de Antofagasta, "lo que fortalece el vínculo universidad-empresa y nos ha permitido desarrollar investigaciones, transferencia de conocimiento y capacitaciones a nuestro personal", aseguran.

Mejor Limpieza

Además de centrar los esfuerzos en mejorar la eficiencia de los paneles, la industria de la generación solar trabaja para optimizar los sistemas de limpieza. Por ejemplo, Valeria del Campo, física del Núcleo Milenio de NanoBioFísica, trabaja en conjunto con el Centro Interdisciplinario de Neurociencia de Valparaíso (CINV) para elaborar un vidrio especial, texturizado, que permitiría contar con paneles solares auto limpiantes.

Lo anterior, considerando que los paneles se ensucian con mucha facilidad, especialmente en climas secos, donde hay más polvo, mucha arena y escasea el agua. "Esto también está pasando ahora en la zona central del país, donde no hay suficiente agua para limpiarlos. Estamos viviendo escasez hídrica y el panel al estar sucio no funciona, porque la luz no entra a la celda solar, que es donde se convierte en energía eléctrica", explica la investigadora.

Para enfrentar estos problemas, se desarrolla una tecnología que lograría que estos dispositivos energéticos se limpiaran por sí solos. Para eso se trabaja en la misma superficie del vidrio del panel, diseñándole texturas, lo que hace que el vidrio se vuelve hidrofóbico, permitiendo que se formen gotas de agua que escurren a lo largo del panel arrastrando la suciedad.

En Colbún también están abocados a optimizar y estudiar nuevos métodos de limpieza y de materiales que reflejen más la radiación solar que llega al suelo. "Un ejemplo de este trabajo es el desarrollo de un robot que permite limpiar automáticamente los sensores que miden la radiación (piranómetros) de los paneles, contribuyendo así a la calidad de los datos obtenidos. Y el desafío actual se centra en la búsqueda de sistemas de limpieza de paneles más rápidos y económicos, que garanticen más pasadas al año", revela Álvaro Puelma.

A su vez, en AES Chile desarrollan, de forma permanente, diversos pilotajes en sus instalaciones, como pruebas de sistema de limpieza robótica de paneles.

La industria de la generación solar trabaja en Chile para optimizar los sistemas de limpieza, considerando las condiciones únicas de lugares como el Desierto de Atacama.

Aprovecha la Niebla

Enel Green Power es otra generadora solar fotovoltaica que busca las mejores soluciones de limpieza para los paneles solares, partiendo por aprovechar la Camanchaca, una niebla densa que avanza desde la costa hacia el interior en el norte del país. "Por la noche, la humedad que genera este fenómeno natural se condensa en agua, así que, tras encontrar la inclinación ideal de los paneles, esta agua se aprovecha para limpiar los paneles sencillamente deslizándose encima de ellos. Así, no solamente aumentaron las prestaciones de los paneles, sino que la limpieza ordinaria pasó de cuatro o seis veces al año a una o dos veces, con un ahorro considerable en el uso de un recurso hídrico precioso y que escasea en algunas partes de Chile", subraya la empresa.

Otra ventaja que produce esta alternativa, en términos de sostenibilidad, es la reducción del impacto ambiental que provoca el uso de los camiones cisterna en el transporte del agua.

La compañía, además, implementó el proyecto Fog Collection, gracias al cual los paneles se equiparon con conductos que llevan el agua acumulada por acción de la niebla para poder volver a utilizarla. "Cada panel recoge en un año la cantidad de agua atmosférica suficiente como para limpiar los módulos, además de satisfacer otras exigencias hídricas de la planta", resaltan.

DATO:

1
Sistema informático, denominado Spyralert, en uso en los parques fotovoltaicos de Enel Green Power, permite cotejar los datos registrados para controlar que los sensores, que detectan posibles ineficiencias en los paneles solares, no presenten anomalías.

Artículo publicado en InduAmbiente nº 184 (septiembre-octubre 2023), páginas 10 a 12.