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Energía solar de futuro: la energía fotovoltaica flotante expande las opciones de generación de energía renovable

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En 2014, la capacidad instalada de energía solar flotante era únicamente de 10 MW, mientras que en 2020 ha crecido 100 veces hasta llegar a más de 1,1 GW. La energía Desde luego, uno de los beneficios más evidentes es que la solar flotante permite conservar extensiones de terreno disponible para otras necesidades, algo muy valioso es países con una extensión reducida. Sin embargo, desarrollar proyectos fotovoltaicos en cuerpos de agua requiere de una tecnología sofisticada para asegurar el éxito de la inversión.

GreenPowerMonitor, a DNV GL company se ha asociado con Moxa para desarrollar una solución integrada que permite operar y mantener de manera eficiente las plantas solares fotovoltaicas flotantes.

Alcance global, beneficios locales
La industria de las energías renovables ha llegado a un punto emocionante, ganando impulso gracias a la diversidad energética de la solar, eólica e hidráulica. Según la Agencia Internacional de Energía, la participación de las energías renovables en la generación de electricidad global aumentó casi un 28% en el primer trimestre de 2020. Una de las innovaciones más prometedoras para ganar terreno en los últimos años es la tecnología solar flotante.

También conocida como FV flotante, la energía solar flotante implica la instalación de paneles solares en plataformas flotantes situadas en cuerpos de agua. En comparación con las instalaciones montadas en el suelo, estas pueden lograr una mayor eficiencia ya que el agua puede ayudar a mantener fríos los paneles fotovoltaicos.

Según comenta Albert Carrera, Regional Manager APAC: “Siempre que la temperatura de los paneles fotovoltaicos supera los 25°C, su eficiencia disminuye. La energía solar flotante es particularmente adecuada para áreas donde la tierra no está fácilmente disponible pero la demanda de energía es alta y, al mismo tiempo, existe una gran necesidad de conservar agua. Los ejemplos incluyen embalses de riego, presas hidroeléctricas, instalaciones de tratamiento de agua, etc.

Estos cuerpos de agua también se beneficiarán de los paneles fotovoltaicos mediante la reducción de la eutrofización y el crecimiento de algas, la conservación del agua y una mejor utilización del recurso híbrido en sí. Cuando la energía solar flotante se combina con la energía hidroeléctrica para formar sistemas híbridos, los beneficios aumentan.  ¿Por qué? Pues porque pueden usar la infraestructura de transmisión de electricidad existente y la proximidad a los centros de demanda”.

La energía solar flotante puede abrir nuevas oportunidades para ampliar la capacidad de generación de energía solar, especialmente en países con alta densidad de población y usos competitivos de la tierra disponible. En la actualidad, países como China, Japón, Taiwan y Corea del Sur han instalado plantas solares flotantes con una capacidad total de 2.400MW, suficiente para alimentar a 240.000 hogares. Los datos indican que la capacidad instalada de energía solar flotante se ha multiplicado por cien en todo el mundo en tan solo 6 años.
Se estima que la potencial capacidad global total para desplegar energía solar flotante sólo en cuerpos de agua continentales naturales y artificiales podría llegar a 4TW.

Ventajas de combinar energía solar flotante con energía hidroeléctrica

  • Mejor utilización de la infraestructura de transmisión existente
  • Oportunidad de gestionar la variabilidad de la energía solar
  • Rendimiento energético mejorado
  • Proximidad a los centros de demanda
  • Abundancia de agua para cumplir con los requisitos

Viento, agua y vida silvestre: una serie de desafíos para la operación y mantenimiento
Aunque las plantas solares flotantes han mostrado un buen potencial y un futuro brillante, existen algunos desafíos claves que deben superarse como, por ejemplo, la construcción de plataformas fotovoltaicas duraderas.
Se deben considerar muchos factores: ubicación correcta para instalar los pilotes fotovoltaicos, anclarlos al suelo y abordar los problemas de amarre.
El desafío siguiente desafío es la operación y mantenimiento (O&M).

Albert Carrera nos confesa: “Ciertamente no es tan sencillo como una instalación montada en el suelo donde todo es fácilmente accesible. Hay algunos desafíos únicos que deben superarse para acceder a los sensores y paneles instalados en las islas fotovoltaicas para realizar tareas de mantenimiento. Por lo tanto, la operación y mantenimiento debe ser realizada por personal certificado.

Es posible que el personal de mantenimiento tenga que llevar botes a las estructuras flotantes o islas que generalmente están lejos de la tierra para realizar sus tareas. El clima también establece limitaciones, ya que la seguridad del equipo de mantenimiento es importante. Por ejemplo, las cargas de viento deben ser monitorizadas para verificar si hay fuertes vientos que se deben evitar. Dado que es un entorno inestable e impredecible.

Sin tecnologías basadas en IoT, los propietarios de las plantas dependen en gran medida de las inspecciones periódicas, que se convierten en gastos fijos.
A menudo se pierde tiempo en chequeos de rutina para verificar el funcionamiento de los dispositivos o en viajar entre la costa y el lugar de despliegue para obtener las herramientas de reparación adecuadas. Además, cuando hay un corte de energía inesperado, cuya causa y ubicación no se pueden identificar en tierra, los inspectores deben verificar cada módulo flotante de forma individual hasta que encuentran el defectuoso. Un proceso que puede resultar largo y tedioso.
Igualmente, la alta humedad y la salinidad en el ambiente pueden provocar corrosión y, por lo tanto, una vida útil más corta de los equipos electrónicos a bordo. Todos estos desafíos muestran la necesidad de una tecnología basada en IoT para una operación y mantenimiento eficiente y confiable.

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La ecología se encuentra con la tecnología: soluciones optimizadas para administrar el equipo a bordo

Hasta ahora, GPM gestiona más de 34 GW de energías renovables (solar, almacenamiento de energía y eólica) en más de 72 países. Con su amplia experiencia en el campo de las energías renovables, GPM se dedica a diseñar soluciones para la industria solar flotante que pueden abordar los muchos desafíos a los que se enfrentan los propietarios de activos y los operadores de plantas.
Su apuesta es una solución tecnológica que permite detectar y resolver problemas de forma remota. Dicha solución incluye sensores, análisis inteligente y monitorización para aliviar la carga impuesta a los operadores, y soporte para mantener sus equipos en pleno funcionamiento en todo momento.
GPM ha proporcionado una solución de este tipo a docenas de propietarios de granjas solares flotantes. La solución aprovecha la conectividad IoT para permitir a los propietarios monitorizar la generación de energía y las condiciones del equipo en tiempo real a través del GPM SCADA.

La función de creación de tickets integrada en el GPM SCADA permite a los operadores rastrear todas las actividades y solicitudes de servicio. Este componente se puede vincular directamente con alarmas para crear tickets automáticos y proporcionar un sistema de mantenimiento perfecto.

Otro beneficio del GPM SCADA es la inclusión de sensores integrados que recopilan datos y realizan análisis para comparar los proyectos solares flotantes con los montados en el suelo.
Además, al comparar la funcionalidad del dispositivo en diferentes circunstancias, se pueden desarrollar nuevos algoritmos de aprendizaje automático que permitan determinar de manera preventiva la tasa de falla potencial y realizar un mantenimiento predictivo en los dispositivos para evitar daños permanentes.

Por ejemplo, cuando la temperatura dentro de un dispositivo aumenta debido a un aumento de la humedad, la vida útil podría reducirse significativamente. Esta información ayuda a los propietarios a obtener una perspectiva predictiva para que puedan emitir una advertencia cuando el punto de ajuste de humedad esté a punto de alcanzarse y activar automáticamente contramedidas.

Fortaleza en la colaboración: un entorno hostil podría ser nuestra oportunidad para brillar

GPM ofrece una solución integral a sus clientes a través de su colaboración con su socio de hardware de conectividad IoT, Moxa. Se ha demostrado que los dispositivos informáticos y de comunicación de Moxa son consistentemente confiables y duraderos en entornos hostiles, incluso en implementaciones al aire libre en cuerpos de agua.
En una instalación solar flotante no hay sombra ya que todo está directamente expuesto al sol. Por lo tanto, todo el equipo desplegado debe diseñarse para funcionar de manera confiable a altas temperaturas.
Los dispositivos informáticos y de comunicación de Moxa pueden funcionar a temperaturas de hasta 75°C, lo que garantiza un funcionamiento fluido e ininterrumpido. Además, Moxa tiene un historial probado de productos duraderos de alta calidad y su compromiso con los clientes.

Carrera afirma: “Aunque el agua y la electricidad no son buenos amigos, no hemos tenido ningún problema de equipo en las islas fotovoltaicas debido a la baja tasa de reemplazo de los productos Moxa. Podemos lograr esto gracias a nuestra asociación con Moxa. Consideramos que nuestra colaboración con Moxa es una parte fundamental de nuestro éxito futuro”.

Durante los últimos 10 años, GPM ha colaborado con Moxa de manera continua para ofrecer hardware de alta calidad a sus clientes globales. Las dos empresas se han asociado en más de 2.000 proyectos, incluidas 15 instalaciones solares fotovoltaicas flotantes en Japón y Europa.
GPM ha integrado productos de Moxa y tecnologías de conectividad de datos en su solución, que incluyen: una computadora industrial sin ventilador de Moxa serie UC utilizada como registrador de datos, un ioLogik de la serie I/O para leer información de sensores en estaciones transformadoras y conmutadores Ethernet de serie EDS con tecnología Turbo Ring de redundancia autorreparable sobre fibra óptica, que permite construir una red confiable para transmitir datos a activos de energía como inversores.

Además, GPM comparte regularmente información con Moxa sobre características y productos adicionales que Moxa podría desarrollar para implementaciones de plantas solares fotovoltaicas.

Carrera afirma: “Creemos que hay fuerza en la colaboración y vemos a Moxa como un socio clave en la entrega de las soluciones que nuestros clientes necesitan”.

Una fusión perfecta por el futuro de las renovables

La combinación de un hardware robusto, operaciones eficientes y soluciones tecnológicas de vanguardia está llevando a una mayor proporción de energía renovable en la red, especialmente de energía solar flotante. Esta perfecta fusión de luz y agua puede ofrecer muchos beneficios al planeta, como la capacidad de generar energía limpia donde la tierra es escasa.

Además, como señala Carrera, “las instalaciones solares flotantes presentan beneficios ambientales muy importantes ya que las islas solares flotantes reducen la evaporación de la superficie del agua. Este proceso es particularmente beneficioso en áreas susceptibles a la sequía. La tecnología también ayuda a reducir la presencia de floraciones de algas tóxicas “.

Las soluciones integradas de GPM ayudan a los constructores y propietarios de plantas a enfrentar los desafíos técnicos asociados con la instalación, uso y mantenimiento de las plantas solares flotantes. A lo largo de la realización de numerosas instalaciones, GPM también ha mejorado sus soluciones. Por ejemplo, las funciones de comunicación y monitorización han evolucionado para minimizar el ruido al seleccionar los convertidores adecuados con filtrado solar y los protocolos adecuados.

Como parte de DNV GL, GPM participa en un proyecto industrial conjunto (JIP) para mejorar aún más las instalaciones trayendo en la mesa a varias partes interesadas de la industria solar flotante para compartir sus experiencias y mejores prácticas.

Carrera concluye: “Creemos que las mejores prácticas generadas a partir de este JIP serán un gran facilitador para hacer crecer la industria solar flotante. De cara al futuro, GPM espera estimular desarrollos futuros, como los sistemas híbridos/solares, que utilizan un enfoque de “trabajo en equipo” para amplificar las ventajas de cada fuente de generación de energía individual”.

 

david