¿Paneles solares flotando en depósitos? Beberemos por eso

mateo simon

Con el precio de la energía solar cayendo un 85 por ciento durante la década de 2010, la pregunta ya no es si es económicamente factible implementar la tecnología a gran escala. Ahora es: ¿Dónde no podemos poner paneles solares? Los gobiernos están otorgando exenciones fiscales para que la gente los instale en sus casas, pero también podemos colocarlos en los espacios vacíos alrededor de los aeropuertos y sobre los feos estacionamientos, o colocarlos en los jardines de las azoteas y en los campos agrícolas y cultivar debajo de ellos, al mismo tiempo. generación de energía y alimentos.

Entonces, ¿qué tal colocar un montón de paneles solares en los embalses? Los sistemas fotovoltaicos flotantes, también conocidos como floatovoltaics, podrían ser un poderoso complemento de la energía hidroeléctrica ya generada por un embalse y ahorrar agua al protegerla y reducir la evaporación.

Un nuevo estudio realizado por un equipo internacional de investigadores muestra cuán útiles podrían ser los sistemas flotantes voltaicos a gran escala. Calculan que cubrir el 30 por ciento de la superficie de 115.000 embalses en todo el mundo podría generar 9.434 teravatios hora de energía al año. Eso es más del doble de la energía que genera todo Estados Unidos anualmente y suficiente para abastecer completamente a más de 6200 ciudades en 124 países.

"Es notable, este potencial de 9434 teravatios-hora por año", dice J. Elliott Campbell, ingeniero ambiental de la Universidad de California, Santa Cruz y coautor del artículo, que se publicó hoy en Nature Sustainability. "Es aproximadamente 10 veces la generación solar actual. Y la energía solar está creciendo como loco. Si alguna vez hubo un momento para preguntar dónde poner todo esto, es ahora".

Los flotantevoltaicos funcionan como los paneles solares en tierra, solo que están... flotando. Cada uno es un grupo o "isla" de paneles, construidos sobre una plataforma de montaje flotante y anclados al fondo de la masa de agua mediante cables. Cada dos filas de paneles es una pasarela para que las cuadrillas realicen mantenimiento o inspecciones eléctricas.

Por supuesto, los sistemas están construidos para resistir la oxidación, pero también lo son los paneles terrestres, que están expuestos a la lluvia. "El sistema eléctrico en realidad no es diferente a un sistema de techo o un sistema de montaje en tierra", dice Chris Bartle, director de ventas y marketing de Ciel & Terre USA, que implementa proyectos de flotación voltaica en todo el mundo. "Hemos tomado tecnología esencialmente antigua del mundo de los puertos deportivos (muelles, boyas y demás) y la hemos aplicado para construir una estructura en la que se puede montar una serie de paneles solares. Es realmente tan simple como eso".

Sin embargo, tienen un desafío de ingeniería adicional, ya que el nivel del agua de un embalse puede cambiar drásticamente durante tormentas o sequías. Puede haber fuertes corrientes, así como vientos. Entonces, mientras el sistema está anclado al fondo del lago, debe haber holgura en las líneas de anclaje. "Permite que la isla se mueva con la naturaleza del viento y las olas y la variación del nivel del agua", dice Bartle.

Estas islas dan sombra al agua que, de lo contrario, estaría expuesta a la luz solar implacable; Si se implementa en todo el mundo, el estudio encontró que todos esos paneles ahorrarían suficiente agua para abastecer a 300 millones de personas cada año. El agua del embalse, a su vez, hace que los flotadores voltaicos sean más eficientes en la recolección de la energía del sol. Los enfría, como un ser humano, las células solares pueden sobrecalentarse.

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En 2021, Campbell publicó otro artículo basado en el mismo principio: si California abarcara 4,000 millas de su sistema de canales con paneles, ahorraría 63 mil millones de galones de agua de la evaporación cada año y proporcionaría la mitad de la nueva capacidad de energía limpia que el estado necesita alcanzar. sus objetivos de descarbonización.

Debido a que EE. UU. tiene tantos embalses (unos 26 000 en diferentes tamaños, con un total de 25 000 millas cuadradas de agua), se beneficiaría especialmente de la energía flotantevoltaica a gran escala, encuentra el nuevo estudio. Si el país cubriera el 30 por ciento del área de su embalse con paneles flotantes, podría generar 1.900 teravatios hora de energía, aproximadamente una quinta parte del total mundial potencial, mientras ahorra 5,5 billones de galones de agua al año.

China podría gestionar 1.100 teravatios hora al año, seguida de Brasil e India con 865 y 766, respectivamente. Egipto podría desplegar 100 millas cuadradas de flotadorvoltaico y generar 66 teravatios hora de electricidad mientras ahorra más de 200 mil millones de galones de agua al año.

El estudio encontró además que 40 países económicamente en desarrollo, incluidos Zimbabue, Myanmar y Sudán, tienen más capacidad de energía flotantevoltaica que la demanda de energía actual. (Aunque a medida que se desarrollen, esa demanda de energía aumentará).

Una ventaja adicional de la energía flotantevoltaica es que muchos embalses están equipados con represas hidroeléctricas, por lo que ya cuentan con la infraestructura eléctrica para transportar energía solar a las ciudades. Las dos fuentes de energía se complementan bien, dice Zhenzhong Zeng, de la Universidad de Ciencia y Tecnología del Sur de China, coautor del nuevo artículo. “La intermitencia de la energía solar es uno de los principales obstáculos para su desarrollo. La energía hidroeléctrica, que tiende a ser controlada, puede compensar el déficit de la noche cuando la energía solar no funciona”, dice Zeng. "Además, se puede combinar con la energía eólica, que suele complementarse bien con la solar".

El ahorro de agua será aún más importante a medida que el cambio climático aumente las sequías, como la histórica que ha estado afectando a los estados occidentales. Pero incluso si el nivel del agua de un embalse disminuye severamente y la generación hidroeléctrica comienza a descender, la energía flotantevoltaica aún generaría electricidad. (Sin embargo, los embalses más remotos sin sistemas hidroeléctricos necesitarían conectar sus paneles solares a la red más grande, lo que aumentaría los costos).

Floatovoltaics también podría interactuar muy bien con las microrredes, dice Sika Gadzanku, investigadora de políticas y tecnología energética en el Laboratorio Nacional de Energía Renovable. Estos están divorciados de una red más grande y usan energía solar para cargar baterías, que pueden, por ejemplo, alimentar edificios por la noche. "Si tal vez tuviera un estanque enorme en un área remota, la implementación de sistemas de energía flotante-voltaica podría ser similar a la simple aplicación de un proyecto de energía solar más batería en alguna otra área remota", dice Gadzanku, quien no participó en el nuevo documento pero colaboró ​​con sus pares. lo revisó.

Y podría beneficiar a las pequeñas comunidades de otras maneras, dice Gadzanku: instalar un sistema flotante en un estanque local podría ahorrar agua y podría ser más barato que tratar de conectar un área remota a una red más grande. "Expandir la red es muy costoso", dice ella.

Poner paneles sobre canales o embalses haría uso del espacio que ya ha sido modificado por la gente, y no requeriría limpiar terrenos adicionales para enormes granjas solares. (La energía flotantevoltaica también se puede implementar en cuerpos de agua contaminada, como estanques industriales). "Se necesita alrededor de 70 veces más terreno para la energía solar que para una planta de gas natural, para la misma capacidad", dice la ingeniera ambiental Brandi McKuin de la Universidad de California. , Merced, quien fue coautora del artículo sobre el canal con Campbell pero no participó en este nuevo trabajo. "Si vamos a alcanzar estos ambiciosos objetivos climáticos y al mismo tiempo proteger la biodiversidad, realmente debemos considerar estas soluciones que utilizan el entorno construido".

En los últimos años, la energía flotantevoltaica se ha graduado de proyectos de menor escala a granjas solares en expansión, como en el embalse Tengeh de Singapur, donde los paneles ocupan un área equivalente a 45 campos de fútbol. A medida que los sistemas se amplían, "realmente necesitamos investigación adicional sobre cuáles son algunos de los impactos potenciales, pensando en estos ecosistemas acuáticos", dice Gadzanku. Por ejemplo, la sombra podría impedir el crecimiento de plantas acuáticas, o los paneles podrían causar problemas a las aves acuáticas locales y a las aves migratorias que dependen de los embalses como paradas en boxes. Podría ser útil determinar, por ejemplo, si existe un espacio óptimo entre los paneles para permitir que las especies se muevan libremente por el agua.

Si bien estos proyectos por sí solos no podrán proporcionar jugo a metrópolis enteras, ayudarán a diversificar la generación de energía, haciendo que la red sea más resistente a medida que la revolución de las energías renovables se acelera. "La energía es un problema tan grande que no vamos a tener una panacea", dice Campbell. "Necesitamos energía fotovoltaica flotante y un centenar de cosas más para satisfacer nuestras necesidades energéticas".