Branislav Schnierer
Mar 1, 2021
Hace diez años, un proyecto solar fotovoltaico medio era relativamente sencillo: 10 MW de módulos fijos monofaciales. El mercado ha avanzado mucho desde entonces. Ahora, los huertos solares típicos se acercan a los 100 MW y pueden utilizar diversas tecnologías, como módulos bifaciales, de seguimiento inteligente y flotantes, lo que crea nuevas posibilidades para una producción de energía más eficiente.
Los diseñadores solares tienen más posibilidades que nunca de crear proyectos optimizados. Pero la creciente complejidad de proyectos más grandes y tecnológicamente más variados exige un diseño más inteligente que nunca. Además, el entorno de mercado cada vez más competitivo en todo el mundo deja poco margen de error a los promotores de proyectos solares.
En proyectos aún mayores, a nivel de gigavatios, estos retos se amplifican. Las expectativas de los inversores son mayores, los riesgos técnicos son mayores y el proyecto está más expuesto a las condiciones ambientales que afectan al rendimiento.
Para dotar a los diseñadores de proyectos solares de las herramientas necesarias para aprovechar todo el potencial de los megaproyectos modernos, los promotores necesitan el software adecuado. Gracias a la tecnología de simulación avanzada, pueden identificar la mejor configuración de módulos y garantizar que un proyecto genere la mayor cantidad de energía al menor coste. Sin embargo, los avances en software a menudo no han podido seguir el ritmo de la rápida proliferación de tipos de proyectos y tecnologías de módulos.
Y lo que es más importante, esta mayor diversidad pone a prueba los supuestos clave de los diseñadores de proyectos, sobre todo en lo que respecta a la solidez de sus datos de entrada.
En esta entrega de "dolores crecientes", exploraremos los ingredientes de un proyecto solar rentable a gran escala y capacitaremos a los promotores solares para que utilicen los datos con el fin de crear resiliencia en el diseño de sus proyectos.
El impulso hacia proyectos cada vez más grandes ha ido acompañado y respaldado por importantes reducciones de costes y avances en la tecnología de módulos fotovoltaicos. En los últimos años, las siguientes tendencias han impulsado especialmente el crecimiento:
Sin embargo, estas tendencias también plantean nuevos retos técnicos a los diseñadores de proyectos. Por ejemplo, aún no se conoce bien la reducción de las pérdidas térmicas debidas al efecto de refrigeración por agua en las instalaciones solares flotantes. Los diseñadores también tienen que tener en cuenta nuevas variables, como la temperatura del agua y la altura de las olas.
Fundamentalmente, el problema al que se enfrentan los diseñadores a la hora de implantar nuevas tecnologías en nuevos proyectos solares es la falta de datos adecuados. Por desgracia, la mayoría de los conjuntos de datos de recursos gratuitos o de bajo coste no tienen en cuenta la mayor variedad de parámetros ambientales que influyen en el rendimiento de estos sistemas.
Las consideraciones clave a la hora de evaluar la idoneidad de los conjuntos de datos para estas tecnologías son:
Se trata de datos fundamentales que deben integrarse en los programas informáticos de simulación y en las herramientas de diseño de proyectos para poder aprovechar todo el potencial de estas tecnologías.
La mejora de los datos medioambientales y de recursos también permitirá a los promotores validar y verificar de forma independiente las afirmaciones de los fabricantes de módulos bifaciales y sistemas de seguimiento. Muchas herramientas informáticas independientes no son tan precisas como las utilizadas por los fabricantes, por lo que los desarrolladores solares a menudo confían en las estadísticas sin la capacidad de interrogar lo que se les dice.
En este contexto, está claro que hay que mejorar los estándares de datos en todo el sector, proporcionando a los promotores y diseñadores los conocimientos que necesitan para sacar el máximo partido de los avances tecnológicos.
Cuanto mayor es un proyecto, mayores son los riesgos financieros. El bajo rendimiento cuesta más. Los daños son más caros de reparar. El abandono de las tarifas de alimentación y las subvenciones en favor de un mercado comercial respaldado por contratos de compraventa de energía ha aumentado el riesgo que corren los promotores, impulsando ofertas más agresivas en las subastas y reduciendo los márgenes.
Además, aunque los costes unitarios se han reducido en un 70% respecto a hace diez años, con una inversión de unos 500.000 dólares por MW, frente a los 2 millones de dólares de entonces, los gastos de capital se han multiplicado por 3 a medida que aumentaba la escala de los proyectos. Esto significa que los riesgos financieros de desarrollar y explotar un proyecto solar no son menos importantes.
Un proyecto solar exitoso tiene un buen retorno de la inversión para los inversores. Un proyecto mal diseñado puede convertirse en un lastre.
La subestimación de la producción futura durante la fase de diseño puede dar lugar a importantes dificultades técnicas en la fase operativa, aumentando el riesgo de costosas averías de módulos e inversores. La sobreestimación conducirá a un bajo rendimiento constante, con las consiguientes pérdidas económicas durante los periodos de irradiación solar por debajo de lo normal.
Al garantizar que se utilizan datos precisos sobre los recursos en todas las fases del diseño del proyecto, los promotores pueden minimizar su exposición a los riesgos financieros y beneficiarse de:
El uso de datos fiables sobre los recursos en el diseño del proyecto desempeña un papel importante a la hora de mitigar los riesgos técnicos y financieros de una instalación solar a gran escala. Pero, ¿qué significa "fiable" en la práctica? ¿Y qué variables hay que tener en cuenta?
En general, si se utilizan datos más precisos en la fase de diseño del proyecto, éste será más rentable. Las simulaciones bien fundadas y las configuraciones de diseño realmente optimizadas de los proyectos a gran escala requieren parámetros clave de datos solares y meteorológicos: cuanto más actualizados y granulares, mejor. Entre ellos se incluyen
Los mejores proyectos se diseñan teniendo en cuenta todas las posibles aportaciones medioambientales, incluso en la fase de prefactibilidad, y luego manteniendo la continuidad en el uso de las herramientas de datos en las fases de diseño, desarrollo y explotación. De este modo se genera un banco de datos de cada fase del proyecto, que puede utilizarse para analizar las condiciones actuales e impulsar una mejor toma de decisiones.
En última instancia, esto ahorra tiempo y recursos a la vez que mejora la fiabilidad a largo plazo. La vida útil de un proyecto puede prolongarse mediante un diseño eficaz, el dimensionamiento adecuado de los componentes, la optimización de la construcción y el funcionamiento, y el mantenimiento preventivo. Todo ello se sustenta en datos precisos.
Como hemos mencionado, el sector solar ha experimentado un aumento de la diversidad de proyectos. En la fase de diseño, hay varias opciones disponibles. Seleccionar el mejor diseño implica realizar miles de simulaciones para identificar la configuración óptima.
La mayoría de las herramientas de escritorio disponibles actualmente para los desarrolladores de proyectos no tienen capacidad para el número de simulaciones necesarias para la optimización del diseño. Las herramientas de optimización del diseño basadas en la nube suelen tenerla, pero normalmente se basan en conjuntos de datos subóptimos de baja resolución, que cubren un periodo de tiempo limitado, con una validación insuficiente y una fiabilidad baja. Es vital introducir en las herramientas de diseño de proyectos una fuente de datos de alta resolución, validada y financiable.
Unos datos imprecisos pueden influir en los diseñadores a la hora de optar por una determinada combinación de tecnologías en lugar de otra opción más adecuada. Las decisiones que toman los promotores en la fase de diseño determinan la rentabilidad a lo largo de la vida útil del proyecto y, en el caso de la energía solar a gran escala, incluso un aumento del 1% en la producción puede tener un efecto enorme en la rentabilidad.
El futuro del diseño de proyectos solares a gran escala pasa por la adopción de herramientas informáticas avanzadas capaces de trabajar eficazmente con series de datos a tiempo completo para simular y visualizar los resultados. El acceso a herramientas estadísticas y cartográficas también será esencial para garantizar que se tienen en cuenta todos los factores y situaciones meteorológicas relevantes.
Los diseñadores de proyectos también contarán en el futuro con la ayuda de herramientas de simulación adaptables, capaces de proporcionar resultados preliminares rápidos cuando sea necesario, o una simulación completa y detallada que integre múltiples conjuntos de datos.
El aumento del tamaño de los proyectos solares desempeñará un papel clave en la creación de economías de escala que mantengan la competitividad del sector. Es vital asegurarse de que no se desaprovecha la oportunidad. Esto significa equipar a los diseñadores solares con las herramientas de datos que necesitan para ofrecer proyectos optimizados y rentables.
Solargis trabaja con promotores solares de todo el mundo para optimizar sus diseños proporcionándoles datos de recursos solares líderes en el sector y asesoramiento experto durante las fases de prospección y evaluación del activo.
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La llegada de inversores inteligentes y más eficientes ha cambiado los cálculos realizados durante el diseño del proyecto. Los megaproyectos ya van más allá de lo que es posible con los componentes existentes. Las subastas, cada vez más competitivas, han impulsado a los promotores a buscar eficiencias adicionales y aprovechar al máximo la tecnología actual.
Por ejemplo, los inversores convierten la electricidad producida por los módulos solares como corriente continua en corriente alterna. La relación CC/CA ideal es de aproximadamente 1,05 - 1,15, dependiendo de la especificación del inversor, para maximizar su rendimiento. Utilizando menos inversores, los diseños de los proyectos pueden modificar la relación de potencia, de modo que el activo suministre más energía útil a la red. Sin embargo, a medida que las relaciones de CC/CA se acercan a 1,5, los proyectos a gran escala pueden poner a prueba los límites de los inversores.
Esta estrategia ayuda a contrarrestar las reducciones de eficiencia debidas al envejecimiento de los módulos o a compensar parcialmente la variabilidad del recurso solar a corto plazo. Al principio del ciclo de vida del proyecto, esto puede dar lugar a "recortes", en los que se corta el exceso de energía en las horas punta. Esto es aceptable hasta ciertos niveles, ya que supone una producción extra en horas valle. Sin embargo, por encima de estos niveles se produce una sobrecarga que los inversores no pueden soportar. En casos extremos, los inversores pueden resultar dañados y el proyecto corre el riesgo de sufrir recortes y penalizaciones de la red.
La precisión y la alta resolución de los datos y previsiones de recursos son cruciales para permitir un diseño eficaz en este margen de equilibrio. De este modo, los propietarios de los proyectos pueden comprender las pérdidas potenciales a un nivel de 1 o 5 minutos, y asegurarse de que las cifras de producción previstas en las horas punta son correctas.
