Cuide su Planta Solar

Un rebaño de ovejas pastando con plena libertad en una planta solar fotovoltaica. ¿Cómo se llama la escena? Pastoreo solar. Así se bautizó a esta práctica que en los últimos años ha comenzado a implementarse en pequeñas instalaciones de generación eléctrica solar del sur de Chile como sistema de mantenimiento natural del césped.

Gracias a la acción ovina permanente es posible limitar el crecimiento de pastos que puedan afectar el buen funcionamiento y rendimiento de los paneles solares, evitando sombras y previniendo posibles incendios por materia vegetal seca. Además, permite eliminar el uso de cortadoras de césped mecánicas tradicionales, que en su mayoría utilizan combustibles fósiles. Y se reduce la tasa de emisión de metano por efecto de la descomposición natural del pasto.

Preservar y mejorar la eficiencia de los paneles fotovoltaicos, especialmente en grandes centrales solares, es un objetivo 24/7 para las empresas que las operan. Más aun considerando que las plantas están constantemente sometidas a agentes externos y a cambios de temperatura que afectan tanto a los paneles como a las conexiones eléctricas que las integran.

Por dar solo un dato, la suciedad que se acumula en los paneles puede llegar a disminuir su rendimiento hasta en un 30%. De ahí la importancia que los procesos de mantenimiento sean periódicos y bien ejecutados.

Fallas y Tareas

Las fallas, por cierto, atentan contra el adecuado funcionamiento de los sistemas fotovoltaicos. Esto se puede evitar o mitigar con inspecciones permanentes, especialmente preventivas. ¿Cuáles son las averías más recurrentes? De acuerdo al último estudio de "Benchmarking de Plantas Solares Fotovoltaicas en Chile" realizado por CORFO, un 49% de las fallas en la muestra consultada se presentó en los centros de transformación, un 27% en el panel fotovoltaico, 9% en instalaciones de media tensión, 7% en instalaciones de baja tensión, 5% en el seguidor, 2% en comunicaciones, 1% en el SCADA y menos del 0,1% en otras estructuras soportantes de paneles (pilar, parrilla y sus uniones).

Respecto al problema más común, se advierte en el informe que adecuar todos los componentes y el equipamiento de la planta al lugar en donde se emplaza es fundamental. "Los problemas de diseño repercuten en la operación puesto que las fallas pueden deberse a problemas con temperatura y polvo de inversores, celdas y transformadores", indica.

Para minimizar los desperfectos en los paneles solares y asegurar su buen rendimiento, la empresa especialista Tesla Energy detalla las tareas de mantenimiento a realizar en las principales partes de estos dispositivos y obras anexas:

• Módulos fotovoltaicos: Se deben limpiar los paneles fotovoltaicos, verificar los elementos de sujeción y conexión, así como revisar en qué estado se encuentran los elementos constructivos y la red de tierras para su resguardo en caso de sobre tensiones.

• Instalación eléctrica de corriente continua - subsistema de generación: Corresponde la inspección de las conexiones y de todos los cables, del estado de las cajas de los cuadros y su estanqueidad, además de la revisión de equipos de mando y protección.

• Instalación eléctrica de corriente alterna de baja tensión - subsistema de generación: Se revisan también las conexiones y todos los cables, el estado de las cajas de los cuadros y su estanqueidad, y los equipos de mando y protección.

• Inversores: Se chequea si están ventilados de buena manera, la condición de las conexiones y el estado de las alarmas.

• Sistema de ventilación y/o climatización: Es importante la inspección del sistema de ventilación para evitar que se alcancen temperaturas elevadas, ya que podrían ocasionar disparos en los aparatos eléctricos. Se limpian también las rejillas para eliminar cualquier obstáculo que puedan tener. Lo mismo se hace con los intercambiadores, que deben estar lo más limpios posibles.

• Estructura soporte o seguidor: Revisión de posibles daños en la estructura, como los causados por oxidación y su deterioro debido a agentes ambientales.

• Monitorización: Se inspecciona periódicamente la estación meteorológica para comprobar su funcionamiento. Se calibra, limpia y realiza la descarga de los datos guardados.

• Instalación eléctrica general y servicios auxiliares: Revisión de todos los cables para comprobar su estado y evitar que roturas inesperadas puedan provocar averías importantes. Se chequean, asimismo, las arquetas para comprobar su estado y revisar que no estén a la intemperie. Lo mismo con los enchufes, la iluminación y los cuadros de control.

Los drones ofrecen mayor rapidez y efectividad en la medición termográfica de paneles fotovoltaicos, ya que operan sin interrumpir en ningún momento el funcionamiento de las plantas.

Monitoreo y Lavado

Aunque sea repetitivo, cabe recordar que el monitoreo constante de las plantas fotovoltaicas es condición sine qua non para su operación dentro de los márgenes esperados.

Así lo ratifica Pedro Montero, O&M Manager de Solek, empresa de origen checo que desarrolla, construye, opera y mantiene numerosas instalaciones de este tipo en Europa y América Latina, incluido Chile. "Esto implica un trabajo diario con el uso de sistemas especialmente diseñados para labores de monitoreo remoto. Los datos recopilados son analizados para determinar fallas y puntos de optimización en las plantas. Para alargar su vida útil es necesario cumplir con la rutina de mantenimiento preventivo de los parques, la cual incluye lavado de módulos, manejo de vegetación, termografías y mantenimiento de equipos mayores, según las indicaciones de los respectivos fabricantes", explica el ejecutivo.

Añade que con frecuencia se generan fallas de sistemas de seguidores, puntos calientes en paneles solares y problemas con las conexiones eléctricas. "Sin embargo, el impacto de estos eventos se vuelve poco significativo si se tiene un tiempo de respuesta rápido", sostiene.

A su juicio, el principal reto que tiene Chile en relación a las tareas de mantenimiento de sistemas fotovoltaicos es disminuir al mínimo el agua ocupada para su lavado, tomando en cuenta la sequía por la que atraviesa el país. ¿Qué se ha hecho? "Se han adoptado tecnologías mecanizadas de alta eficiencia, las cuales pueden lavar los paneles con un consumo de agua mínimo o inclusive en seco. Solek, en particular, ocupa equipos SunBrush, los cuales regulan su consumo de agua a niveles muy bajos (menos de un litro por panel) y pueden lavar en seco utilizando cepillos especiales certificados para esta aplicación", resalta.
Montero subraya, además, la importancia de una rutina de inspección preventiva mensual a las plantas, "lo que garantiza la revisión de todos los puntos clave de manera periódica, maximizando la producción de energía limpia y manteniendo el funcionamiento óptimo de los equipos".

Tecnologías

Desde el punto de vista tecnológico, Tesla Energy destaca dos herramientas muy útiles para el mantenimiento de las plantas fotovoltaicas: las cámaras termográficas y los trazadores de curvas I/V. Las primeras ayudan a buscar puntos con altas temperaturas que podrían provocar averías, paneles fotovoltaicos defectuosos o conexiones mal realizadas. Y los segundos permiten evaluar el funcionamiento de los módulos y cuantificar las pérdidas por conexionado provocadas por trabajar en puntos inapropiados.

La medición termográfica, en particular, se puede realizar con inspecciones terrestres o utilizando drones de última generación. Estos dispositivos aéreos ofrecen mayor rapidez y efectividad en el proceso, ya que operan sin interrumpir en ningún momento el funcionamiento de la planta al realizar desde la altura todo el trabajo de revisión. Además, cubren amplias extensiones de terreno, entregan información detallada y georreferenciada de cualquier posible problema, y generan ahorros significativos de tiempo y dinero.

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Recuadro:

Residuos Fotovoltaicos

Los parques solares fotovoltaicos contienen millones de celdas de silicio, un material que debería ser descartado cada 25 años, aproximadamente. Esto, abre interrogantes sobre qué hacer con los paneles una vez desechados o dónde disponerlos adecuadamente.

Iván Rosas, Ingeniero Civil Eléctrico y Magíster en Ciencias de la Ingeniería Eléctrica de la Universidad de Chile, advierte que en la mayoría de los casos este material llega a parar a los desiertos, pese a que en algunos países son considerados como residuos peligrosos.

Tal situación amenaza con transformarse en un problema mayor en el mediano plazo en nuestro país. El especialista advierte que "al 2030 podemos empezar a ver las primeras salidas de paneles solares en gran volumen y para el 2050 tendríamos cerca de 1 millón de toneladas de desechos fotovoltaicos acumulados".

De ahí, agrega, la importancia de estudiar desde ya cómo recuperar y reciclar los paneles fotovoltaicos.

Artículo publicado en InduAmbiente 178 (septiembre-octubre 2022), páginas 10 a 12.