Calidad: Inmunizando la fotovoltaica latinoamericana

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La ilusión de la obligación a la calidad

Desde su inicio en la década pasada, el mercado solar latinoamericano en su conjunto se vio obligado (al menos, en teoría) a ofrecer más garantías en términos de calidad de los componentes y proyectos fotovoltaicos, ya que nunca se han creado programas de incentivos generosos en ningún de sus países como pudimos ver en Europa, América del Norte y Asia. Como no se otorgaron FIT, rebajas o beneficios fiscales relevantes a la energía solar en todos los mercados y segmentos, y las subastas siempre se caracterizaron por una competencia feroz mientras que las condiciones de financiación eran y siguen siendo muy desafiantes, los proyectos fotovoltaicos de todo tipo y tamaño apelaban a su buen diseño y la calidad de sus productos y componentes para proporcionar mayores rendimientos y ser banqueables.
Esta suposición, sin embargo, puede ser bastante ilusoria. De hecho, todos los mercados fotovoltaicos de América Latina tuvieron que pasar por el típico proceso de aprendizaje de todas las tecnologías emergentes, que es inevitablemente una gran fuente de errores técnicos, cálculos financieros erróneos y subestimaciones en la calidad de los productos que se eligen. A pesar de la habilidad de los desarrolladores españoles, italianos y estadounidenses que llevaron la energía solar a Chile, México y Brasil, los primeros mercados en emerger, con mucha probabilidad se cometieron errores y módulos e inversores de baja calidad se utilizaron en buen número de proyectos de generación distribuiday de grandes parques solares, desde Tierra del Fuego en el sur de Argentina hasta la frontera entre México y los Estados Unidos.
En nuestro esfuerzo por identificar las entidades que intentan estudiar e incrementar la calidad en todos estos mercados, hemos descubierto que hay bastantes centros de investigación locales e internacionales y agencias gubernamentales que han comenzado a preocuparse por la mala calidad, y que el camino a seguir para aquellos que creen que la buena calidad es crucial para la FV, sin embargo, sigue siendo largo y dificultoso.

 La certificación de productos

En México, uno de los mercados fotovoltaicos más importantes de América Latina y el más prometedor en términos de volúmenes e ingresos previstos, la agencia gubernamental Fideicomiso para el Ahorro de Energía Eléctrica de México (FIDE) está implementando un esquema de certificación para paneles e inversores. El programa otorga un certificado de calidad a los módulos policristalinos con una eficiencia de al menos un 14,5 % y paneles monocristalinos con una eficiencia igual o superior al 15,5 %, que deben ser verificados en condiciones estándar de prueba. La parte frontal de los módulos debe estar hecha de vidrio templado con bajo contenido de hierro, mientras que la cubierta posterior de los paneles debe ser de polímero multicapa con alta resistencia mecánica, según las reglas del FIDE. Además, el marco de un panel debe estar fabricado con aluminio anodizado y tener diodos de protección. En cuanto a los inversores, estos deben tener una eficiencia mínima del 90 %, un factor de potencia superior al 90 % y una distorsión armónica inferior al 5 %.

A pesar de las buenas intenciones, resulta evidente que este esquema solo garantiza un nivel mínimo de calidad, y que deberían adoptarse parámetros más estrictos, al menos por parte de aquellos que compran módulos e inversores.

En Brasil, el Instituto Nacional de Metrología, Normalización y Calidad Industrial (Inmetro) es actualmente la única entidad que entrega certificados de calidad para módulos e inversores solares, pero con un alcance muy limitado. En 2016, también autorizó varios laboratorios de TÜV Rheinland ubicados en Europa, Asia y América del Norte a hacer las pruebas de módulos e inversores fabricados o importados a Brasil en 2016.

Otro tipo de esquema de calidad en Brasil es el Selo Solar (sello solar), que fue desarrollado por el centro de investigación local Instituto para el Desarrollo de Energías Alternativas para América Latina (Ideal) y la Cámara de Comercio de Energía Eléctrica (CCEE) en cooperación con la Corporación Alemana para la Cooperación Internacional (GIZ) GmbH y el Banco de Desarrollo de Alemania KfW. El esquema, sin embargo, no tiene como objetivo garantizar la calidad de los componentes y de las instalaciones, sino que se limita a certificar que las empresas, las instituciones públicas y privadas y los propietarios de edificios consumen un valor anual mínimo de electricidad solar mediante sistemas fotovoltaicos de generación distribuida.

En el caso de ambos países, aún queda mucho por hacer para alcanzar el estándar de calidad internacional en términos de certificación de productos. Por otro lado, incluso si se lograran estos mejores estándares, un buen esquema de certificación, debe recordarse, no es el único medio capaz de proporcionar calidad.

La certificación de componentes fotovoltaicos no es suficiente

Según Nesly Santiago, la responsable de TÜV Rheinland para el desarrollo del negocio solar en México, comprar componentes fotovoltaicos certificados puede no ser suficiente para garantizar un nivel de calidad mínimamente satisfactorio. Elegir proveedores capaces de hacer buenas estimaciones y buenos cálculos con instaladores experimentados puede ser mucho más decisivo. “En un mercado nuevo hay riesgos por una parte asociada a la importación de productos, ya que depende de los esquemas de control de importación y, por otro lado, de empresas con poca experiencia realizando ingeniería e instalación”, explica. Si bien las entidades públicas mexicanas han desarrollado sus propios esquemas de certificación que cumplen con los estándares internacionales IEC, estas reglas deberían complementarse con unidades de verificación que comprueben que las instalaciones realmente dependen de productos certificados, agregó Santiago.

“Desde la perspectiva de componentes, los datos numéricos reflejan que los módulos representan un 19 % de los problemas y los inversores el 13 %, la parte de proyectos e ingeniería no controlada tiene en promedio un impacto del 25 %, es decir un 25 % más de errores y fallos”, afirmó.

El mercado mexicano ofrece una gran variedad de condiciones climáticas: climas cálidos, húmedos y subhúmedos en el sur-sureste y climas fríos o templados en las regiones geográficas altas. Los mayores riesgos para la calidad provienen de áreas desérticas, debido a la alta radiación UV, o regiones muy húmedas, que representan un peligro para el efecto de degradación inducida por potencial (PID), agregó Santiago. Como problemas comunes para ambientes cálidos y húmedos, ella también ha señalado la delaminación y la burbuja en el EVA.
Los estándares de calidad y la mano de obra más cualificada pueden mejorar el marco para la calidad en todos los mercados de América Latina, especialmente en el segmento de generación distribuida. De acuerdo con Santiago, de hecho, la construcción de grandes parques solares ofrece más garantías, ya que su esquema de financiación de proyectos requiere que los bancos realicen la debida diligencia técnica (TDD), lo que ayuda a los inversores a garantizar la banqueabilidad de sus proyectos.

Se necesitan pruebas más complejas

Gilberto Figueiredo, investigador sobre la energía solar en la Universidad de Sao Paulo, que junto con la Universidad de Santa Catarina son las entidades académicas de Brasil más importantes que desarrollan iniciativas para más calidad en el sector fotovoltaico brasileño, afirma que, en cuanto a la construcción de grandes parques solares, es la forma en que se comercializa la energía en Brasil la que obliga a los inversores a preocuparse sobre la calidad necesaria para garantizar los requisitos energéticos definidos en las subastas.

Los problemas de rendimiento, según él, están relacionados principalmente con la calidad de las instalaciones y productos especialmente en el segmento de la generación distribuida. “Las normas internacionales exigen pruebas de condiciones extremas y ciclos para evaluar la capacidad del producto para resistir los efectos de los cambios de temperatura y la humedad”, sugirió. “Esta ‘simulación’ a largo plazo tiene condiciones límite que se tienen que probar varias veces hasta que se alcance un significado real para correlacionar sus resultados con los hallazgos de las mediciones de campo”, explicó Figueiredo. El investigador ha realizado, entre otros, un estudio sobre la degradación temprana de paneles fotovoltaicos en una instalación de 165 kW del Instituto de Energía y Medio Ambiente (IEE) de la Universidad de Sao Paulo. Según él, la medición periódica en los primeros años de operación, como la inspección visual, las imágenes IR y las curvas IxV en campo, junto con las condiciones de garantía necesarias, debe tenerse en cuenta en todo tipo de proyectos por parte de todo tipo de inversores.

Buen diseño de subastas como antídoto contra la baja calidad

Xavier Martínez, un gerente de proyectos solares que ha estado activo para varios desarrolladores en Chile y Bolivia, ha descrito qué tipo de precauciones deberían tomarse para garantizar una mayor calidad en el desarrollo de grandes plantas solares en los mercados latinoamericanos.

Según él, una fase previa al desarrollo es clave para evitar todos los problemas de calidad que comúnmente surgen durante la fase de construcción. Una subasta del gobierno celebrada recientemente en Bolivia, por ejemplo, incluyó una fase de prediseño (PreProyecto), en la que se tienen en cuenta todos los posibles problemas de calidad, una fase final de diseño (Proyecto final) y una fase de licitación y construcción. “Este tipo de estructura, por supuesto, aumenta los costos del proyecto para el gobierno, pero por otro lado también asegura que los proyectos se desarrollen de manera tal que se eviten fallas futuras o fallas en la degradación de los componentes fotovoltaicos, o evaluaciones incorrectas sobre cómo diferentes condiciones climáticas y ambientales pueden afectar un proyecto “, enfatizó. “Es un proceso lento y costoso, pero funciona bastante bien, especialmente porque proporciona un mejor factor de planta para un proyecto”, explicó Martínez.

Las subastas basadas en la venta de kWh en lugar de la capacidad instalada, como las que de hecho implementa el gobierno chileno, también son un buen incentivo para una mayor calidad, agregó Martínez. “Lo que se ofrece es la compra de energía al precio más bajo, con lo que la cuestión de la calidad de los componentes, la instalación y la operación en primera instancia se convierten en un tema del futuro operador del servicio”, subrayó.

Cuando las plantas comienzan las operaciones comerciales es cuando surgen problemas de calidad. Esta fase, según Martínez, requiere una provisión de “infraestructura principal” en términos de especialistas en mantenimiento y limpieza, sistemas SCADA apropiados y supervisión, gestión operativa. “Creo que aquí es donde la calidad de las plantas fotovoltaicas mostrará los problemas de falta de planificación y calidad de las tecnologías. En el desierto de Atacama, en el norte de Chile u otras áreas remotas de América Latina, por ejemplo, el agua, que ni siquiera está disponible para las poblaciones locales, debe proporcionarse a un alto costo , concluyó.

El director general del desarrollador brasileño Origo Energia, Surya Mendonça, ha señalado un problema más relacionado con la construcción de grandes parques solares en Brasil: la topografía. Según él, sin una comprensión adecuada del suelo y el tipo de terreno, es posible que las estructuras fijas utilizadas en los parques solares se hundan en el suelo, y todo el proyecto debe reiniciarse de alguna manera. “Cada parque solar de 5 MW tarda un promedio de tres meses en completarse, por lo que un error en un proyecto de este tamaño causaría un impacto negativo significativo para su propietario”, afirmó Mendonça.

La generación distribuida como mayor fuente de fallas

Que los proyectos residenciales, comerciales e industriales puedan ser un caldo de cultivo para más problemas de calidad ha sido enfatizado por Ignacio Rodríguez Landeta, un abogado chileno experto en energías limpias y vicepresidente de la asociación solar local Acesol. Según él, la generación distribuida está creciendo exponencialmente en Chile, especialmente debido a esquemas de financiamiento como los contratos de PPA, que dependen de los rendimientos anuales de las instalaciones. Por lo tanto, los problemas de calidad tienen un papel importante durante la instalación y operación. También cree que, aunque el sector de la generación distribuida tiene en cuenta los problemas de calidad estándar, aún carece de procesos más sofisticados y certificados de calidad estandarizados que puedan garantizar altos niveles de rendimiento durante un largo período de tiempo. “Esto incluye temas como el manejo de paneles solares durante la instalación, sistemas de montaje en techos, optimización y dimensionamiento de los sistemas, así como una fuerte reducción de costos debido a los precios altamente competitivos”, afirmó Rodríguez Landeta. También señaló como problemas comunes la configuración incorrecta de los inversores solares, el dimensionamiento incorrecto de las cadenas de paneles y el fallo de los fusibles, así como un bajo porcentaje de fallas del inversor. Aunque algunas compañías en Chile actualmente están optando por la certificación de calidad interna, Acesol está preparando un estándar para todo el sector. Además, la creación de una regulación nacional ayudó a construir estándares de calidad obligatorios. Actualmente, el único registro de fallos en Chile es una guía preparada por el Ministerio de Energía que toma en cuenta las experiencias del programa de Techos Solares Públicos, una iniciativa que, sin embargo, hasta ahora ha producido un nivel de crecimiento limitado.
Que la generación distribuida sea más propensa a presentar fallas es un dato que también ha confirmado Marcio Takata, CEO de la consultora brasileña Greener, que se especializa en análisis de mercado tanto en la GD como en segmentos de gran escala. También hizo hincapié en la falta de un historial probado de casos de mala calidad en Brasil, mientras que indica en el dimensionamiento correcto de la instalación una fuente principal de problemas de calidad.

Preparando el terreno

A pesar de su gran tamaño y la diversificación de sus climas y mercados, en toda América Latina existe una gran necesidad de mejorar la calidad de los componentes y proyectos fotovoltaicos. Crear conciencia y difundir información precisa entre inversores, desarrolladores, instaladores y distribuidores de productos es la tarea principal de todas las partes interesadas en los próximos años. Para alcanzar este objetivo deberían implementarse iniciativas transnacionales, crearse grandes bancos de datos y fortalecer la cooperación entre las organizaciones locales e internacionales. Aunque puede llevar varios años y los cambios para mejorar probablemente solo se vean a nivel nacional, la calidad de la energía fotovoltaica en las difíciles condiciones de los mercados de América Latina solo puede mejorar. El alcance de esta mejora, sin embargo, estará determinado solo el grado de implicación de todos los actores del mercado en la batalla por la calidad.

Nota: este artículo pertenece a la edición impresa de la revista para América Latina que se publica una vez al año, y fue redactado en julio con los datos disponibles entonces. Les agradecemos que nos informen de todas las entidades dedicadas a regular la certificación de productos, así como de modificaciones en los datos, lugares o correcciones.