Paneles solares flotantes, el futuro de la energía solar

Una laguna azul se encuentra fuera de Sayreville, Nueva Jersey, dentro de una exuberante reserva de abetos, arces y robles. La cuenca de 14 hectáreas alberga parte del suministro de agua de la ciudad, que requiere enormes cantidades de electricidad para bombear y tratar. Hace unos años, los funcionarios locales decidieron instalar una matriz de paneles solares para alimentar la planta de tratamiento de agua. Solo que no podían decidir dónde ponerlo.

Unas 160 hectáreas de bosques rodean las instalaciones de tratamiento en Sayreville, una ciudad suburbana de 43,000 personas al sur de la ciudad de Nueva York. Para construir una planta solar lo suficientemente grande como para satisfacer sus necesidades de electricidad, el departamento de agua de la ciudad necesitaría limpiar unas 6 hectáreas de árboles. «No es algo muy ecológico», dijo David Samuel, un ingeniero consultor de Sayreville que trabajó en la iniciativa solar.

Samuel había oído hablar de un nuevo proyecto solar en el valle de Napa en California, donde los paneles flotaban sobre el estanque de riego de un viñedo. Después de visitar el sitio, Sayreville comenzó a buscar su propia matriz acuática en 2015. El proyecto terminó en octubre, y la ciudad ahora está operando una planta solar flotante de 4.4 megavatios, la más grande de su tipo en América del Norte. Una reluciente rejilla azul de 12,000 paneles solares cubre la laguna, que extrae agua del cercano South River. Se espera que ahorre al pueblo $ 1 millón en costos de electricidad en los próximos 15 años.

«Creo que será un marcador de tendencias, ahora que la gente sabe que se puede hacer con éxito», dijo Samuel.

Presente y futuro de los paneles solares flotantes

La energía solar flotante es un segmento pequeño pero creciente en la industria de la energía solar. Alrededor de 1.100 megavatios de proyectos están flotando en aguas de todo el mundo, o menos del 1 por ciento de las instalaciones solares globales totales. La mayoría de los paneles solares flotantes se encuentran en el este de Asia, donde los países tienen objetivos ambiciosos para la energía solar pero tierras limitadas para instalar paneles. El primer conjunto solar flotante del mundo se lanzó en Aichi, Japón, en 2007. La compañía francesa Ciel & Terre completó el proyecto más grande del mundo, un sistema de 70 megavatios, en un sitio de minería de carbón abandonado en la provincia china de Anhui a principios de este año.

Hasta hace poco, el mercado solar flotante de EE. UU ha sido más lento de desarrollar, en gran parte porque los sistemas flotantes son aún más caros y menos familiares que los proyectos solares montados en el suelo y en la azotea. Los analistas aún no tienen los datos a largo plazo para mostrar cómo funcionarán los paneles flotantes durante décadas, o cómo las matrices podrían afectar la calidad del agua y los hábitats naturales donde están instalados.

«Todavía hay muchas incertidumbres sobre cómo funcionan estos sistemas a largo plazo porque es una tecnología tan nueva», dijo Alexandra Aznar, líder del proyecto en el Laboratorio Nacional de Energía Renovable, o NREL, en Golden, Colorado.

Aún así, a medida que los proyectos surgen a nivel mundial, Aznar dice que está escuchando más de los gobiernos estatales y locales, las empresas de servicios públicos y las agencias federales interesadas en colocar paneles en superficies que de otro modo no se utilizarían. En total, NREL estima que hay 24,000 lagos, estanques y embalses artificiales que podrían albergar paneles solares flotantes en todo el territorio continental de los Estados Unidos. Combinados, esos proyectos tienen el potencial de producir suficiente energía solar para igualar casi el 10 por ciento de la producción anual de electricidad del país.

En Sayreville, la matriz solar flotante de $ 7.2 millones se asemeja a una pieza de rompecabezas en zig-zag. Sus paneles solares son los mismos que los utilizados en proyectos terrestres. Pero en lugar de los bastidores y soportes metálicos tradicionales, estos paneles se fijan a flotadores de plástico huecos, que se unen como piezas de Lego para formar una balsa. El equipo está diseñado para soportar fuertes vientos y olas, así como el daño de la luz ultravioleta del sol.

Los cables de alimentación conectan la matriz solar a los equipos en tierra, entregando electricidad directamente a la planta de tratamiento de agua. Si los paneles solares producen más electricidad de la necesaria, el exceso se destina a la red local. En días nublados o nublados, la planta de tratamiento de agua aún puede extraer energía de la red para seguir funcionando. A través de un programa de incentivos solares de Nueva Jersey, los paneles flotantes también obtienen créditos financieros por cada kilovatio-hora de electricidad producida.

Entre los mayores desafíos con los proyectos solares flotantes (además de las pilas de excrementos de pájaros) se encuentra asegurar que los paneles no se desplacen demasiado en el agua. Anclar el proyecto Sayreville fue particularmente complicado, debido a la larga distancia entre la matriz y uno de los bancos del embalse, dijo Chris Bartle, gerente de desarrollo comercial de los Estados Unidos para Ciel & Terre, que diseñó la estructura flotante utilizada en Sayreville. Para que funcione, los ingenieros tendieron un cable paralelo al borde norte de la matriz y luego ataron los amarres a esa línea.

«Siempre hay dolores de crecimiento, obstáculos tecnológicos que superar», dijo Bartle. La compañía, que ha construido 350 megavatios en proyectos solares flotantes en todo el mundo, está trabajando en un proyecto de 1.8 megavatios en California junto con conjuntos más pequeños en Florida y Nueva Jersey.

El sistema solar flotante de Sayreville puede tener otros beneficios además de producir electricidad limpia y reducir las facturas de servicios públicos, dijo Samuel. Al proteger la superficie de la laguna, la balsa podría ayudar a limitar el crecimiento dañino de algas, reducir la evaporación del agua, proporcionar sombra a los peces y mantener el agua fresca debajo. Las temperaturas más frías del agua pueden evitar que los paneles solares se sobrecalienten y funcionen de manera menos eficiente.

Aznar dijo que se necesitan más datos para determinar cómo y si tales «cobeneficios» realmente se desarrollarán con el tiempo. Si los investigadores pueden cuantificar estas ventajas, podría ayudar a las ciudades y los desarrolladores a justificar pagar más para poner paneles solares en el agua en lugar de en el suelo o en los edificios, agregó.

Los agricultores en California, propensa a la sequía, por ejemplo, podrían estar dispuestos a instalar arreglos costosos en estanques de riego si pudieran evitar que los suministros de agua se evaporen en el calor. Según NREL, muchos posibles sitios solares flotantes de EE. UU. se encuentran en áreas con escasez de agua donde los precios de los servicios públicos son altos y la tierra es cara.

Para desarrolladores como Ciel & Terre, los embalses municipales y los estanques agrícolas son un lugar obvio para comenzar a desplegar energía solar flotante, porque estos proyectos terminan siendo relativamente pequeños y cercanos a las líneas de electricidad existentes, dijo Bartle. La compañía quiere construir sobre cuerpos de agua mucho más grandes (grandes lagos de canteras, estanques de relaves, presas hidroeléctricas) que podrían contener docenas o cientos de megavatios de paneles solares flotantes.

«El mayor obstáculo hasta ahora en los Estados Unidos ha sido el miedo a ser el primero», dijo Bartle. Con las matrices de Sayreville y otras matrices lanzadas en Estados Unidos, «creo que veremos muchas más».