Los proyectos solares a gran escala están diseñados para suministrar energía fiable durante décadas. Pero incluso los proyectos mejor diseñados deben tener en cuenta factores que pueden afectar a los plazos de construcción, la producción de energía, el rendimiento a largo plazo y la rentabilidad del proyecto.
Algunos retos surgen con solo mirar el pronóstico del tiempo. Otros están ocultos bajo la superficie o aparecen tras la construcción, cuando la realidad operativa empieza a poner a prueba las decisiones tomadas años atrás.
Aquí presentamos cinco retos que pueden afectar a los proyectos solares a gran escala, y cómo una ingeniería y una planificación del proyecto bien pensadas pueden ayudar a gestionarlos.
1. Granizo: riesgo de daños en los módulos y retrasos en la respuesta
Pocos fenómenos meteorológicos preocupan más en las plantas solares a gran escala que el granizo.
El granizo de gran tamaño puede romper el cristal de los módulos, agrietar las células, provocar paradas y reparaciones costosas. Sin embargo, para los desarrolladores, las aseguradoras y otras partes interesadas en el proyecto, la preocupación va más allá de los daños físicos. Una cuestión clave es si una planta puede orientar sus módulos a una posición de defensa antes de que llegue el granizo intenso.
Por eso, la resistencia al granizo es una cuestión tanto de ingeniería como financiera. Las partes interesadas en el proyecto necesitan cada vez más entender no solo cómo se diseña el equipo para mejorar la resistencia al granizo, sino también la fiabilidad con la que una estrategia de mitigación puede responder cuando cambian las condiciones.
La respuesta automatizada ante el granizo ofrece el siguiente enfoque. ARRAY SmarTrack® Hail Alert Response utiliza datos meteorológicos de terceros para identificar un evento de granizo de alta probabilidad e iniciar el movimiento hacia una posición defensiva seleccionada. ARRAY DuraTrack Hail XP™ combina la respuesta automatizada con un rango de seguimiento de hasta 77 grados, lo que puede ayudar a reducir el impacto de la energía transferida al cristal de los módulos durante un evento de granizo. El ángulo de abanderamiento adecuado y la estrategia de respuesta dependen de las condiciones del proyecto y de los supuestos de ingeniería.
La fiabilidad es tan importante como el ángulo de abanderamiento. Una estrategia de mitigación del granizo depende de que el seguidor alcance la posición prevista cuando sea necesario. La documentación de los eventos también puede proporcionar a los desarrolladores y a las aseguradoras información sobre cómo respondió una planta durante una tormenta.
La resistencia al granizo no consiste simplemente en reaccionar ante los daños. Se trata de diseñar una estrategia de respuesta antes de que llegue la tormenta.
2. Viento: cómo proteger los equipos y limitar las pérdidas de energía innecesarias
El viento plantea un reto diferente: proteger los equipos y, al mismo tiempo, limitar las pérdidas de producción innecesarias.
Los vientos fuertes ejercen cargas estructurales sobre los seguidores y los módulos. Sin una estrategia adecuada para mitigar el viento, esas cargas pueden provocar inestabilidad en los seguidores, daños en los módulos y otros problemas mecánicos.
Colocar los seguidores en una posición de abanderamiento ayuda a gestionar las cargas provocadas por el viento, pero el abanderamiento también cambia la orientación de los módulos, alejándolos del seguimiento solar óptimo. Cuanto más tiempo y con mayor frecuencia permanezca una planta en posición de abanderamiento, mayor será la posible pérdida de producción.
Por eso, cómo y cuándo responde un seguidor al viento es un factor importante a tener en cuenta en el diseño.
Las estrategias de abanderamiento activo frente al viento suelen usar datos como mediciones del viento, controles y comandos para iniciar el movimiento, aunque los diseños de abanderamiento activo varían según la arquitectura del seguidor. La tecnología patentada de abanderamieto pasivo frente al viento de ARRAY adopta un enfoque diferente. ARRAY Wind XP™ responde mecánicamente a las condiciones de viento que experimenta cada fila de seguidores. La respuesta pasiva frente al viento de Wind XP no necesita electricidad de la red, baterías, anemómetros ni un comando para toda la planta para iniciar el movimiento. Las filas afectadas pueden moverse hacia una posición de defensa, mientras que las menos afectadas pueden seguir realizando el seguimiento cuando las condiciones lo permitan.
El análisis de pérdidas de energía por abanderamiento frente al viento de ARRAY, validado por DNV, reveló que las estrategias de abanderamiento pasivo mostraban menores pérdidas de energía simuladas que las estrategias de abanderamiento activo incluidas en el estudio. Los resultados varían según las condiciones del proyecto, la dirección del viento, la configuración de los seguidores, el comportamiento del viento y los supuestos de funcionamiento.
Esa distinción es importante porque la resiliencia ante las condiciones meteorológicas no se limita a proteger los equipos durante un episodio. La estrategia de funcionamiento también puede influir en la cantidad de energía que produce un proyecto a lo largo del tiempo.
La mitigación de los efectos del viento debe tener en cuenta tanto la protección estructural como las posibles consecuencias en la producción derivadas de un abanderamiento innecesario.
3. Nieve: pérdidas de producción estacionales y aspectos a tener en cuenta sobre la carga estructural
Puede que la nieve no reciba la misma atención que el granizo o los fuertes vientos, pero en los proyectos de regiones con climas fríos puede plantear retos operativos recurrentes.
La nieve acumulada puede cubrir la superficie de los módulos y reducir la producción de energía. Además, el peso de la nieve puede aumentar la carga estructural sobre los módulos, los seguidores solares y las cimentaciones. Estas consideraciones pueden influir tanto en el funcionamiento de un proyecto durante el invierno como en su diseño antes de que empiece la construcción.
El reto no es simplemente sobrevivir a una nevada. Se trata de mantener una producción predecible a lo largo de ciclos estacionales repetidos, año tras año.
El posicionamiento de los seguidores solares puede formar parte de esa estrategia. ARRAY SmarTrack® Automated Snow Response utiliza sensores de profundidad de nieve in situ y el sistema SCADA para detectar la acumulación de nieve y orientar automáticamente los seguidores ARRAY compatibles hacia una posición de mayor inclinación. Este ángulo más pronunciado está pensado para facilitar que la nieve se deslice, reducir la acumulación y ayudar a limitar las pérdidas de producción causadas por las superficies de los módulos cubiertas de nieve.
Las estrategias de respuesta a la nieve también pueden influir en el diseño del proyecto. Cuando la ingeniería específica del proyecto lo permita, reducir las cargas de nieve previstas puede ayudar a reducir los requisitos estructurales, como el número de cimentaciones necesarias para el diseño de la carga de nieve. Los requisitos reales dependen de las condiciones del proyecto y del análisis de ingeniería.
La resistencia a la nieve empieza antes de la primera nevada. El comportamiento de los seguidores solares, el diseño estructural y la estrategia de funcionamiento influyen en el rendimiento de un proyecto durante el invierno.
4. Condiciones del terreno y del suelo: el riesgo de sorpresas costosas en la construcción
Algunas de las sorpresas más costosas en el sector solar no están en la previsión meteorológica. Están en el propio terreno.
Las pendientes pronunciadas, el terreno ondulado e irregular pueden plantear retos mucho antes de que empiece la construcción. La nivelación, los movimientos de tierra, los requisitos de las cimentaciones y las restricciones de los permisos pueden afectar tanto a los costes como a los plazos del proyecto.
El terreno rocoso, los suelos blandos o expansivos, los niveles freáticos elevados y el rechazo de los postes pueden complicar la elección e instalación de las cimentaciones. Si no se identifican estas condiciones desde el principio, los equipos pueden tener que hacer rediseños, usar material adicional, volver a trabajar partes del proyecto o sufrir retrasos en el terreno.
La respuesta del sector se centra cada vez más en diseñar en función de las condiciones reales del proyecto, en lugar de dar por hecho que todos deben ajustarse a la misma configuración de seguidores y cimentaciones.
ARRAY OmniTrack®, por ejemplo, puede adaptarse a cambios de pendiente de hasta 2 grados entre postes, lo que ayuda al seguidor a seguir mejor el relieve natural norte-sur del terreno y puede reducir los requisitos de nivelación.
La elección de las cimentaciones también es importante. La gama ARRAY Atlas™ ofrece diferentes configuraciones entre cimentaciones y seguidores para distintas condiciones del terreno. ARRAY Atlas I admite configuraciones con postes hincados, mientras que ARRAY Atlas II combina la interfaz del seguidor con postes helicoidales o atornillados para condiciones de terreno difíciles. La elección final de las cimentaciones depende de los requisitos geotécnicos y de ingeniería específicos de cada proyecto.
La lección más importante no es que una sola tecnología resuelva todos los proyectos difíciles, sino que las condiciones del terreno y las geotécnicas deben influir en las decisiones sobre los seguidores y las cimentaciones con suficiente antelación para evitar sorpresas más adelante.
Trabajar con el terreno en lugar de forzarlo a adaptarse a un diseño predeterminado puede ayudar a reducir la incertidumbre en materia de obra civil, cimentaciones y ejecución.
5. La complejidad del diseño: un reto que se va agravando a lo largo del ciclo de vida del proyecto
Algunos retos se acaban cuando pasa la tormenta. Pero la complejidad puede seguir ahí durante toda la vida útil del proyecto.
Un proyecto solar puede funcionar bien en un modelo y, aun así, encontrarse con retos importantes sobre el terreno. Las decisiones de diseño relacionadas con el número de componentes, la secuencia de instalación, la alineación, las tolerancias, las herramientas y el acceso pueden afectar a los plazos de construcción, los presupuestos y la facilidad de mantenimiento a largo plazo.
Esas decisiones siguen siendo importantes después de la puesta en marcha.
A lo largo de la vida útil del proyecto, los fallos de los componentes, las necesidades de sustitución, la mano de obra en el mantenimiento y la accesibilidad al seguidor influyen en el tiempo de actividad y en los gastos de funcionamiento. La complejidad introducida durante el diseño o la construcción puede convertirse en una carga operativa recurrente.
Por eso, la facilidad de construcción y la simplicidad del ciclo de vida merecen ser tenidas en cuenta junto con el coste inicial del equipo.
ARRAY DuraTrack® refleja un enfoque de simplicidad de ingeniería que reduce el número de componentes y puntos de mantenimiento en la arquitectura del seguidor. Su transmisión por engranajes giratorios y sus ejes de transmisión no requieren lubricación de los ejes ni de los rodamientos, y la configuración actual de DuraTrack no necesita mantenimiento programado.
Las opciones de instalación también pueden reducir la complejidad. ARRAY FastMount está diseñado para simplificar la fijación de los módulos al reducir las herramientas necesarias y eliminar la necesidad de taladrar los tubos de torsión. Las pruebas de ARRAY revelaron que FastMount redujo el tiempo de instalación de los módulos en más de un 44 % en comparación con el sistema de montaje con pernos pasantes de ARRAY.
No se trata simplemente de comodidades a la hora de instalar. A gran escala, las tareas repetitivas, los componentes adicionales y los pequeños problemas que requieren reelaboración pueden multiplicarse a lo largo de miles de módulos y décadas de funcionamiento.
Eliminar la complejidad del diseño de un proyecto desde el principio puede ayudar a reducir el número de problemas que los equipos tendrán que gestionar más adelante.
El verdadero miedo: la incertidumbre
El granizo puede dañar los módulos. El viento supone un dilema entre protección y producción. La nieve puede afectar a las cargas estructurales y a la generación de energía. Los terrenos difíciles y las condiciones del suelo pueden complicar la construcción. Y una complejidad innecesaria puede aumentar los costes y el riesgo de mantenimiento a lo largo de toda la vida útil del proyecto.
Cada reto es diferente, pero todos comparten una consecuencia común: la incertidumbre. No hay una sola tecnología que pueda eliminar todas las preocupaciones de un proyecto. Lo mejor es entender esos factores desde el principio y tomar decisiones de diseño, tecnología y funcionamiento que ayuden a gestionarlos a lo largo de todo el ciclo de vida del proyecto.
Eso puede significar preparar los seguidores solares para que respondan a condiciones meteorológicas extremas, diseñar teniendo en cuenta las condiciones reales del terreno y del suelo, simplificar la construcción o reducir las necesidades de mantenimiento a largo plazo. La solución concreta variará según el proyecto.
Pero el objetivo sigue siendo el mismo: reducir la incertidumbre, proteger la producción y garantizar una mayor rentabilidad del proyecto a lo largo de la vida útil de la instalación.
¿Te estás preparando para los retos que se avecinan?
Cada proyecto solar a gran escala conlleva una combinación diferente de factores meteorológicos, de terreno, de construcción y operativos. ARRAY colabora con los equipos de los proyectos para evaluar las condiciones del terreno e identificar soluciones de seguidores solares, cimentaciones y software diseñadas según los requisitos de cada proyecto.
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