Científicos del Instituto Copérnico de la Universidad de Utrecht, en los Países Bajos, han afirmado que las plantas fotovoltaicas en alta mar podrían ser más productivas que los conjuntos montados en tierra después de realizar una simulación que compara un proyecto del Mar del Norte con un sistema convencional en el campo de pruebas fotovoltaicas en alta mar de Utrecht.
Las mediciones de la simulación tuvieron en cuenta las temperaturas medias del ambiente y de la superficie del agua y el efecto de las olas durante un año. El modelo incluía el funcionamiento del agua de mar como sistema de refrigeración natural, así como la velocidad del viento y la humedad relativa, y los investigadores observaron grandes oscilaciones en las temperaturas del aire ambiente durante el año que se simuló, contrastadas con los cambios graduales de la temperatura del agua.
“La temperatura mínima del aire en la instalación fotovoltaica terrestre es de -1,1 grados centígrados, que es aproximadamente 4 grados centígrados más alta que la temperatura mínima en la ubicación fotovoltaica flotante”, declaró el equipo de Utrecht. “Del mismo modo, la temperatura máxima del aire es más alta en la instalación fotovoltaica terrestre. La temperatura mínima y máxima de la superficie del mar son de 1,8 grados centígrados y 16,7 grados centígrados, respectivamente”.
Temperaturas
Los investigadores observaron que la temperatura en el mar era mucho más baja en la instalación flotante debido a la mayor humedad relativa y a las velocidades del viento.
La temperatura de la superficie del mar, señalaron los científicos, estaba cerca del nivel de equilibrio del sistema fotovoltaico.
Ambos proyectos simulados comprendían 12 paneles solares para una capacidad de generación de 3,72 kW. El proyecto flotante modelado se colocó en un pontón de acero fijado por cuatro cables de alambre a cuatro boyas. “Los cables de alambre limitan el grado de libertad del pontón, de esta manera se hace frente al impacto de las olas del mar”, dijo el grupo de Utrecht.
Para el modelo del sistema flotante, la estimación de la cantidad total de irradiación solar para golpear los paneles con un ángulo de inclinación definido –la cifra de la irradiación global inclinada (GTI)– se basó en un ángulo de inclinación afectado por las olas del mar. Ambas instalaciones simuladas se basaron en el uso de un controlador de carga solar SmartSolar MPPT 75/15 fabricado por Victron Energy.
Rendimiento
Bajo simulación, el conjunto montado en tierra generó 1.192 kWh anuales, por cada kilovatio instalado. El sistema flotante era 12,96% más productivo, con 1.346 kWh, según el modelo. Los investigadores también observaron que la irradiación horizontal global (GHI) – la irradiación total recibida en una superficie horizontal – fue 8,54% más alta para el sistema flotante.
“Aunque la velocidad del viento cambia simultáneamente el ángulo de inclinación y, como resultado, los paneles no siempre se posicionan en el ángulo óptimo, la existencia de agua alrededor del pontón es una gran ventaja para mejorar la eficiencia, ya que la temperatura de los paneles es más baja y también más constante”, afirmaron los investigadores.
En la simulación no se compararon los costes de instalación de los sistemas ni el coste nivelado de la energía para la electricidad solar que generarían.
Documento
Las conclusiones de la simulación se presentaron en el documento “Simulation of performance differences between offshore and land-based photovoltaic systems”, publicado en Progress in Photovoltaics.
La empresa Oceans of Energy, surgida de la Universidad Tecnológica de Delft, en los Países Bajos, opera un proyecto solar piloto de 8,5 kW en alta mar en el Mar del Norte, que está previsto que se amplíe a 50 kW para una fase de pruebas de un año de duración. El plan es expandir posteriormente el sitio a 1 MW y, eventualmente, a 100 MW.
Un consorcio belga, que incluye a la filial de ingeniería Tractebel de la empresa energética francesa Engie, está trabajando en otro proyecto solar offshore en el Mar del Norte. El grupo, que también incluye a Dredging, Environmental and Marine Engineering NV; la empresa de instalación solar Soltech NV; y la Universidad de Gante, tiene previsto instalar el conjunto de 2 millones de euros cerca de una granja de acuicultura y un proyecto de energía eólica marina.
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