¿Son los paneles solares flotantes una vía viable hacia la descarbonización?

Descarbonización, como su nombre indica, apunta a la eliminación o reducción de la emisión de dióxido de carbono a la atmósfera. El objetivo, en términos generales, es cambiar al uso de fuentes de energía bajas en carbono. 

A estas alturas, todos sabemos por qué debemos reducir o eliminar el dióxido de carbono de la atmósfera. Hace casi una década, el mundo había alcanzado el Acuerdo de París, que abogaba por limitar el calentamiento global a muy por debajo de 2 grados centígrados por encima de los niveles preindustriales y emprender iniciativas serias para limitarlo a 1,5 grados centígrados mediante la búsqueda de la neutralidad de carbono neta, entre otras cosas, para 2050. 

La descarbonización es una tarea tan necesaria y urgente para el futuro del mundo que gobiernos, empresas y comunidades sociales en general están deseosos de idear formas de acelerarla. Sin embargo, requiere sistemas energéticos radicalmente diferentes respaldados por fuentes de energía alternativas que se basen en electricidad verde y moléculas verdes. Un nuevo estudio de investigación ha introducido la posibilidad de aprovechar los paneles solares flotantes como una vía hacia la descarbonización. ¿Pero son viables estos paneles? Veamos. 

Potencial global para desplegar matrices solares flotantes de bajo carbono

Un equipo de investigadores de las Universidades de Bangor y Lancaster y del Centro del Reino Unido para la Ecología y la Hidrología emprendió un esfuerzo para calcular la cantidad de energía que podría generarse y suministrarse mediante el despliegue de matrices solares flotantes. Específicamente, los investigadores calcularon la producción eléctrica diaria de la fotovoltaica flotante en alrededor de 68.000 lagos y embalses en todo el mundo. 

Para ser considerado el más adecuado para la instalación de tecnología solar, un sitio debe estar a no más de 10 km de un centro poblacional y no estar situado en una zona protegida. Además, los lagos y embalses no deben permanecer secos o congelados durante más de seis meses al año. Sólo se consideró el 10 % de la superficie de estos lagos y embalses para el cálculo.

Sujeto a todas estas consideraciones y dependiendo de los factores de altitud, latitud y estación, la generación eléctrica anual potencial de los FPV en estos lagos fue de 1302 teravatios hora (TWh), alrededor de cuatro veces la demanda eléctrica anual total del Reino Unido.

Los resultados incitaron a los investigadores a profundizar y examinar las posibilidades globales de este método. Por país, cinco naciones podrían cubrir todas sus necesidades eléctricas con FPV. Estas cinco incluían a Papúa Nueva Guinea, Etiopía y Ruanda. Países como Bolivia y Tonga, por otro lado, podrían satisfacer hasta un 87 % y 92 % de sus demandas mediante estos medios. 

Varios otros países, de África, el Caribe, Sudamérica y Asia Central, podrían cubrir entre el 40 % y el 70 % de su demanda eléctrica anual mediante el despliegue de FPV. Incluso países desarrollados como Finlandia y Dinamarca podrían obtener el 17 % y el 7 % de su demanda anual, respectivamente, de estas fuentes. 

Los FPV también podrían reducir la escasez de agua al generar electricidad descarbonizada. ¿Cómo? En el siguiente segmento, examinaremos brevemente la solución.

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Cómo los FPV pueden reducir la escasez de agua

En términos sencillos, los FPV pueden reducir la escasez de agua al mitigar la pérdida de agua mediante la evaporación. Numerosos estudios científicos corroboran la afirmación de que los sistemas FPV podrían ser una de las estrategias más eficaces para mitigar la escasez de agua al reducir la pérdida evaporativa de agua de los reservorios y lagos globales. La forma en que los FPV ayudan a reducir la pérdida evaporativa de agua es de dos frentes. 

En primer lugar, los FPV ofrecen sombra y reducen la temperatura de la superficie del agua. Esa sombra ayuda a suprimir el gradiente de presión de vapor en la interfaz aire‑agua, que es uno de los principales impulsores del flujo de calor latente y la evaporación. 

Además de sus efectos de sombreado, los FPV también actúan como barreras contra el viento. Las velocidades del viento están directamente correlacionadas con las tasas de evaporación, y el viento atenuado sirve como factor mitigador. Mientras hablaba sobre los beneficios de los FPV, la Dra. Lastyn Woolway, autora principal del artículo de la Universidad de Bangor, dijo lo siguiente:

«Incluso con los criterios que establecimos para crear un escenario realista de despliegue de FPV, hay beneficios en todos los ámbitos, principalmente en países de bajos ingresos con altos niveles de sol, pero también en países del norte de Europa. Los criterios que elegimos se basaron en exclusiones evidentes, como lagos en áreas protegidas, pero también en lo que podría reducir el costo y los riesgos del despliegue».

Es una vía viable hacia la descarbonización que viene con beneficios adicionales. Sin embargo, muchas otras estrategias pueden ayudar a que los principales sectores industriales —a menudo asociados con el uso de combustibles fósiles y generación de carbono— se descarbonicen eficazmente. En los próximos segmentos, discutiremos algunas de esas industrias y examinaremos sus posibles rutas de descarbonización.

Químicos

El uso de análisis predictivo, visualización avanzada y herramientas de gestión energética impulsadas por IA puede ayudar a la industria química a mejorar su eficiencia de recursos y energía. Cada vez más puede utilizar residuos sostenibles o materias primas de origen biológico, como grasas vegetales o animales, azúcar, lignina, hemicelulosa, almidón, maíz o azúcar. Otra vía potencial para que esta industria contribuya positivamente a los objetivos de descarbonización podría ser evitar la producción de materiales vírgenes como polímeros, cauchos, baterías, materiales de embalaje, solventes, fluidos de transferencia de calor y lubricantes.

Petróleo y gas

Las empresas de petróleo y gas deben tomar medidas drásticas para descarbonizarse con éxito. Algunas compañías ya han desarrollado sus capacidades de energía renovable, mientras que otras están adquiriendo empresas en sectores auxiliares, como instaladores solares o estaciones de carga de vehículos eléctricos (EV), para ampliar su cartera de ofertas de bajas o nulas emisiones.

Además, existe la opción de convertir el dióxido de carbono en una materia prima. Utilizar el dióxido de carbono como materia prima puede crear mercados valorados en miles de millones de dólares. Por ejemplo, empresas como C2CNT utilizan electrólisis fundida para convertir el dióxido de carbono directamente en nanotubos de carbono, que son más fuertes que el acero y altamente conductores.

Servicios eléctricos y energías renovables

Este sector ha estado abordando proactivamente la descarbonización durante mucho tiempo. Sin embargo, hay margen de mejora. Los actores de la industria necesitan abogar por un entorno regulatorio más favorable, simplificado y eficaz. 

Para que sus operaciones sean fluidas, bien coordinadas y optimizadas, las empresas deben pasar oportunamente a herramientas digitales que permitan una estructura organizativa ágil. También hay una necesidad mayor de descubrir nuevas estrategias de crecimiento. 

Minería y metales

En el sector minero, las empresas están invirtiendo en esfuerzos de energía renovable para compensar sus emisiones. Por ejemplo, BHP ha firmado un acuerdo para desarrollar nuevas granjas solares y eólicas en el estado de Queensland, Australia, para permitir que su operación de carbón en la región funcione con energía solar y reducir sus emisiones indirectas en el país en un 20 % en cinco años. Las empresas mineras, hasta ahora, están bien posicionadas para mantener sus emisiones operativas bajo control. Sin embargo, son las emisiones de la cadena de valor las que deben preocuparles más y ser proactivas al respecto.

Mientras los segmentos industriales y los gobiernos evalúan constantemente su impacto en el medio ambiente, especialmente en lo que respecta a dejar huellas de carbono, las empresas individuales están ideando soluciones innovadoras. En los próximos segmentos, examinaremos un par de esas compañías. 

#1. Ciel & Terre International

Fundada en 2006 como especialista en la integración de sistemas fotovoltaicos, Ciel & Terre International ha estado desarrollando plantas solares flotantes a gran escala desde 2011. La empresa ha instalado PV flotantes en todo el mundo, incluyendo Ondani Ike, Japón, Changbin 3 y 4, Taiwán, Tata Steel Jamshedpur, India, Montpezat, Francia, Canoe Brook, EE. UU., y muchos más. 

La empresa cuenta con más de diez años de pruebas y experiencia de campo y más de 30 años de producción de energía solar flotante con sus plantas. Su trabajo abarca 280 proyectos solares flotantes en todo el mundo. 

Aunque no abordaremos todo el alcance de la empresa en detalle, profundizaremos en uno de sus productos insignia, Hydrelio Air Optim. Un sistema solar flotante flexible, este producto es la evolución del sistema original de la empresa, Hydrelio Classic, la primera solución solar flotante patentada e industrializada que apareció a nivel mundial en 2010. La solución puede resistir condiciones de viento fuerte de hasta 210 km/h o 130 mph, equivalente a una presión dinámica de 1625 pascales. Su tecnología estabilizada UV tiene una vida útil de hasta 30 años. Puede adaptarse eficientemente a condiciones costeras y cercanas a la costa de hasta 1 metro, según la longitud de onda. El producto está construido con los mejores materiales para garantizar resistencia a la corrosión y compatibilidad con agua potable. 

Ciel & Terre también tiene una subsidiaria llamada Floating Solar UK. Está destinada a suministrar el sistema Hydrelio en el Reino Unido. Hasta la fecha, según cifras publicadas por la propia empresa, Ciel & Terre ha ayudado a evitar casi 740 000 toneladas de dióxido de carbono.

#2. Kyocera Global

Otra empresa que ha realizado un trabajo sobresaliente para construir una sociedad descarbonizada es Kyocera Global. Una de sus soluciones innovadoras y pioneras incluye los paneles solares FIT que los empleados de Kyocera han instalado en sus tejados residenciales. La energía excedente generada por estos paneles, junto con la generada por las plantas solares no FIT y JEPX+ de Kyocera, se canaliza a la plataforma Digital Grid P2P, que a su vez alimenta la instalación Kyocera Yokohama Nakayama como electricidad no fósil. 

Kyocera ha sido un actor probado en la construcción de soluciones de paneles solares flotantes. En 2018, inició la mayor planta de energía solar flotante de Japón, de 13,7 MW Floating Solar Power Plant. Construida sobre la superficie de un embalse gestionado por la Oficina de Obras Hidráulicas de la prefectura de Chiba para uso industrial, esta planta tiene una superficie de 180 000 m2 (más de 44 acres). 

Se instalaron 50 904 módulos solares Kyocera para generar aproximadamente 16 170 megavatios hora (MWh) al año, lo que podría abastecer a cerca de 5 000 hogares típicos. La energía se vendió a  TEPCO Energy Partner, Incorporated. El proyecto fue originalmente iniciado por la Agencia de Empresas Públicas de la prefectura de Chiba, que buscaba empresas para ayudar a reducir su carga ambiental.

Cuando esta planta de energía entró en funcionamiento, la instalación Kyocera Solar TCL ya había construido más de 60 plantas solares en todo Japón y desarrollado siete plantas solares flotantes utilizando presas y embalses de agua dulce de Japón en lugar de tierras agrícolas. 

Según los datos más recientes disponibles, los ingresos por ventas de Kyocera Global fueron de 1 492 672 millones de yenes para los nueve meses que terminaron el 31 de diciembre de 2023. 

Paneles solares flotantes y el futuro de la descarbonización

Según un informe publicado por el Banco Mundial que examinó la viabilidad de construir plantas de energía solar flotante en la India, existen ciertas barreras para la implementación a gran escala. Estas barreras también se aplican a un escenario global. Generar energía solar a partir de paneles flotantes podría ser más costoso que las instalaciones en tierra. Existe una falta de claridad respecto a los criterios de elegibilidad para un sitio solar flotante. La capacidad de fabricación del equipo que ayuda a construir estas instalaciones es limitada en muchos casos. 

El Banco Mundial también señaló formas en que los proveedores podrían acelerar y maximizar la adopción. Abogó por establecer objetivos claros para la capacidad solar flotante para definir los objetivos generales de energía solar del país. 

Al igual que el experimento con el que iniciamos nuestra discusión, recomendó la creación de un repositorio de sitios potenciales para proyectos solares flotantes que envíe una señal positiva al mercado y agilice el proceso de desarrollo de proyectos. 

En el futuro cercano, el crecimiento de la generación de energía solar liderada por FPV requerirá la promoción y el fomento de la fabricación de equipos solares flotantes según procedimientos y certificaciones estandarizadas para garantizar la calidad. Dado que sigue siendo un campo emergente, se necesitarán inversiones en instituciones que puedan realizar estudios de viabilidad fiables para dichos proyectos.

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