La fotovoltaica aislada: más que generación eléctrica

Contexto

Hace 10 años la fotovoltaica registraba una capacidad instalada de, solamente, 10.000 MW. En sólo una década este valor se ha multiplicado por 40, llegando hoy en día a unos 400.000 MW de potencia instalada según datos de la Agencia Internacional de la Energía.

La energía solar fotovoltaica creció un 32% en 2017, siendo la renovable con mayor incremento gracias, sobre todo, a la reducción de costes de fabricación, con el precio medio de la electricidad solar fotovoltaica disminuyendo hasta en un 73%. Además, la capacidad instalada en sistemas aislados también creció en el año pasado, con un incremento de casi 6,6 GW, un aumento del 10% respecto el año anterior. Estas instalaciones señalan que ya hay alrededor de 146 millones de personas que se abastecen de energía renovable sin conexión a la red. Sin embargo, a parte de la generación eléctrica y el autoconsumo, los sistemas fotovoltaicos pueden tener diversas aplicaciones; alumbrado, seguridad vial, señalización, agrícolas y recarga de baterías entre otros.

Sistemas para iluminación

El alumbrado público mediante sistemas fotovoltaicos es una de las aplicaciones más exitosas de la tecnología dado el ahorro económico que representa frente al alumbrado común conectado a la red. Este tipo de instalaciones también se utilizan para iluminar carteles de publicidad, túneles y paradas de transporte público entre otros ejemplos.

El ahorro económico de estas farolas proviene del no consumo de electricidad de la red y de su coste de instalación, mucho menor que el de farolas convencionales. Según “Phocos”, para un modelo estándar la diferencia de coste en su construcción es la siguiente:

El tendido eléctrico representa una partida económica muy importante para cubrir la distancia entre el punto de luz y su conexión a la red. Por ello, la generación fotovoltaica resulta muy adecuada ya que, al no depender de la red eléctrica convencional, tanto su generación como su consumo se adaptan perfectamente al ciclo solar. Durante el día se almacena la energía para usarse por la noche.

Existen dos tipos de instalaciones de iluminación aisladas, las que centralizan la captación y la acumulación en un punto del que luego se distribuye, y las que tienen autonomía propia e independencia. A continuación, muestro una tabla comparativa de las ventajas y desventajas de ambos sistemas:

Carreteras

Numerosos países han llevado a cabo proyectos para poner en marcha paneles fotovoltaicos en carreteras. Algunos de los más destacados han sido:

1. China dispone de una carretera solar capaz de recargar vehículos eléctricos, al igual que Suecia.
2. Holanda dispone de la SolarRoad, un carril bici con células fotovoltaicas que van integradas en módulos de hormigón y con una capa de vidrio templado como protección. La compañía desarrolladora reveló que su carril generó 3.000 kWh en el primer trimestre de su inauguración.
3. Francia estrenó la primera carretera solar en el mundo, un tramo de un kilómetro de longitud con 2.280 paneles solares capaces de abastecer el alumbrado del pueblo de Tourouvre-au-Perche. Su elevada inversión económica fue el mayor obstáculo.

Las complicaciones a las que se enfrentan estos proyectos son dos, principalmente, el elevado coste de instalación y la resistencia que deben mostrar los paneles antes el paso de vehículos por encima. No obstante, la opción de carga por inducción a vehículos eléctricos que circulan sobre ella parece ser una gran alternativa futura a los postes de recarga.

Señalización

En cuanto a la señalización mediante esta tecnología, la fotovoltaica es capaz de usarse para la automatización de faros y boyas de uso marítimo. Para la aviación, se pueden utilizar paneles que alimenten balizas e iluminen LED’s que sirven como señales luminosas en las pistas de aterrizajes de aeropuertos. El bajo consumo de los LED’s permite que las instalaciones sean pequeñas y de bajo coste.

En carreteras también suponen una gran aplicación, ya que pueden servir para señalizar curvas, rotondas y señales de tráfico, por ejemplo.

En este tipo de aplicaciones de señalización, la gran ventaja que ofrece la fotovoltaica es que con un pequeño sistema aislado de no muy alto coste y de tamaño reducido se puede conseguir iluminar varios elementos.

Agrícolas

En la agricultura una de las aplicaciones con mayor importancia son los bombeos de agua de accionamiento directo. Disponen de una instalación sencilla, nulo mantenimiento y son totalmente automáticos. Además, en algunas granjas que se encuentran alejadas de las líneas de distribución eléctrica, los sistemas aislados permiten electrificar las instalaciones.

Cargadores

La recarga de baterías mediante cargadores fotovoltaicos es otra aplicación bastante común y en crecimiento. Son dispositivos pequeños y de bajo coste que permiten la carga de dispositivos electrónicos principalmente. Los paneles en miniatura están compuestos generalmente de silicio, material ideal para transmitir electrones y de una densidad baja para no suponer un sobrepeso en el cargador.

Uno de los problemas de este tipo de cargadores es la poca cantidad de energía que puede recoger cada panel, ya que por unos 10 cm de tamaño se pueden conseguir unos 100 mAh cada hora, de manera que se necesita unir varios paneles en paralelo para aumentar la velocidad de carga y la capacidad. En el caso de un smarthpone, por ejemplo, la capacidad de carga puede estar en torno a los 2000 y los 2200 mAh.

Resumen y opinión

El crecimiento de la fotovoltaica en el mundo se ha basado en la alta competitividad entre empresas y las mejoras tecnológicas que han favorecido un aumento de la eficiencia de los paneles y una reducción de los costes. Gracias a ello, paneles con un menor tamaño que el imaginado hace años son capaces de generar electricidad suficiente para aplicaciones alternativas a la generación eléctrica que, bajo mi punto de vista, seguirán siendo cada vez más numerosas y cada vez más comunes.

Sin duda, los sistemas aislados que van a influir en gran medida en la transición energética son los sistemas domésticos para autoconsumo, capaces de generar la electricidad del hogar e incluso de calentar agua para uso sanitario. Estos sistemas suponen un ahorro a largo plazo para el usuario, aunque tenga que desembolsar un importante esfuerzo económico en su puesta en marcha. Sin embargo, viendo la evolución de la tecnología y como han ido disminuyendo los costes, cada vez será más asequible adquirir un sistema para autoconsumo y la vida útil de las instalaciones seguirá aumentando.

Las tecnologías renovables no sólo sirven para generar electricidad a gran escala o para cargar baterías de vehículos eléctricos, también ayudan a mejorar la seguridad vial, a alumbrar las calles, a cargar dispositivos electrónicos en zonas aislada o incluso a indicar direcciones en el asfalto. Por ello se debe seguir trabajando en conseguir modelos a pequeña escala de tecnologías renovables como mini aerogeneradores e incluso mini turbinas capaces de aprovechar el curso de un pequeño río para cargar dispositivos electrónicos. Sin duda, a medida que la eficiencia aumente, el coste disminuya y se puedan aligerar el peso y tamaño de este tipo de componentes, estos sistemas serán muy comunes. Y durante los últimos años la tendencia muestra claramente una mejora en esos tres aspectos.

Fuentes: krannich-solar, bester.energy, UNEF, Solar-energía, SueloSolar, APPA e IRENA.