Nueva métrica para la explotación de plantas solares durante 50 años

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Un grupo de investigadores del Forschungszentrum Jülich de Alemania y del fabricante estadounidense de módulos solares de capa fina First Solar ha desarrollado un modelo económico para explotar una instalación fotovoltaica como un activo permanente cuyo mantenimiento se realiza a intervalos regulares.

El modelo se presentó en el artículo “The value of stability in photovoltaics”, publicado recientemente en Joule, donde el grupo de investigación subrayó que la industria de las energías renovables considera actualmente una vida útil de 25 años como referencia para el funcionamiento de las plantas solares, señalando que este parámetro está estrictamente relacionado con las garantías de rendimiento establecidas por los fabricantes y las decisiones políticas que han apoyado estas afirmaciones.

“Yo no diría que la estabilidad de los módulos solares es más importante que la eficiencia, ya que se necesitan ambas”, dijo el corresponding author de la investigación, Ian Marius Peters, a pv magazine. “En la investigación, sin embargo, veo un enfoque mucho más fuerte en la eficiencia y, a estas alturas, las revistas también piden la estabilidad probada de estas células, pero todavía no veo que se destaquen las estabilidades récord de la misma manera”. Según él, el énfasis que hoy se da solo a la eficiencia de los paneles debería suscitar preocupación en la industria, ya que aún no se aprecia del todo la importancia de la estabilidad para el éxito comercial de un producto solar, especialmente las implicaciones para la sostenibilidad de los dispositivos.

Los científicos citaron a la empresa solar estadounidense SunPower como un proveedor que actualmente ofrece una garantía de rendimiento de 40 años para algunos de sus productos, basándose en las bajas tasas de degradación que los hacen aptos para alcanzar más del 70% del rendimiento inicial después de cuatro décadas. “El propietario de un sistema fotovoltaico no tiene motivos para retirarlo mientras funcione de forma segura y genere beneficios”, afirman los científicos. “Desde esta perspectiva, no hay ninguna razón para retirar una central fotovoltaica”.

El equipo de investigación consideró inicialmente tres modelos económicos: el coste nivelado de la energía (LCOE), que equilibra el rendimiento y el coste de un sistema fotovoltaico a lo largo de su vida útil; el análisis de flujo de caja descontado, que estima el valor de una inversión en función de sus flujos de caja futuros previstos; y el modelo de estado estacionario, que considera que un activo energético funciona indefinidamente y comprende todos los ingresos y gastos. “El cambio de mentalidad que requiere el funcionamiento continuo es una transición de centrarse en la recuperación de una inversión inicial, a maximizar el beneficio gestionando los componentes que se degradan”, dicen los investigadores, refiriéndose al tercer enfoque.

El equilibrio entre la tasa de degradación y la eficiencia se analizó mediante cálculos tecnoeconómicos en un proyecto fotovoltaico a gran escala situado en Arizona y en una instalación sobre tejado en Alemania en la que todos los módulos se sustituyen por paneles más eficientes, un movimiento que, debido a la mayor capacidad, impone un aumento del número de inversores y cables. “Teniendo en cuenta estos efectos, ajustamos numéricamente la eficiencia hasta que el rendimiento económico es el mismo que el de la instalación inicial”, especifican los académicos. “Los resultados dependen de la elección de los parámetros de coste del sistema, pero son independientes del rendimiento específico”.

El equipo estadounidense-alemán descubrió que el enfoque LCOE es el más sensible a las compensaciones entre la tasa de degradación y la eficiencia, mientras que los modelos de flujo de caja y de estado estacionario se mostraron ligeramente menos sensibles. Estos dos métodos, por otra parte, trataban el mantenimiento de la energía de la misma manera. “En el espíritu de la transición a una perspectiva a largo plazo, el mantenimiento de la energía ya no se considera como un evento único, sino como un evento repetitivo con un período de mantenimiento fijo”, explicó, además, señalando que el modelo de estado estacionario permite, en principio, que se pueda gastar más dinero en el mantenimiento de la energía en comparación con los otros dos enfoques. “En el pensamiento de estado estacionario, no hay un tiempo de mantenimiento óptimo concreto, como ocurre cuando la vida útil del sistema es fija”.

Con la mentalidad de estado estacionario propuesta, el mantenimiento de la energía de una instalación solar debe llevarse a cabo cada vez que surjan daños o problemas técnicos. Para ayudar a los propietarios de activos fotovoltaicos a decidir cuándo realizar actividades de mantenimiento, los científicos introdujeron el concepto de vida útil mínima desde el punto de vista económico (MEL), que define cuándo sustituir los paneles solares resulta más rentable que no hacerlo, especificando que las tasas de degradación más elevadas reducen los valores de MEL y las tasas de descuento más elevadas aumentan el valor. “Las reducciones de precio de los módulos fotovoltaicos reducen la MEL”, añaden. “Si los módulos se abaratan, la sustitución de los módulos viejos se hace económicamente atractiva antes”.

Los académicos asumieron una tasa de aprendizaje para los precios de los módulos solares de sólo el 2,5% durante las próximas tres décadas y descubrieron que la vida útil ideal de un activo fotovoltaico puede aumentar a 35 años en 2050. “Al estimar la vida útil ideal desde el punto de vista económico, encontramos que un módulo con una degradación anual del 0,5% debería funcionar durante 35 años y un módulo con una degradación del 0,2% durante 50 años”.

Es importante señalar que uno de los autores del artículo es un investigador que trabaja para First Solar, que en abril anunció que sus módulos de película fina de teluro de cadmio habían alcanzado lo que la empresa afirma que es la tasa de degradación de módulos más baja del sector. “Alcanzar el objetivo de SunShot de un 0,2% de degradación anual aumenta aún más la vida útil ideal hasta los 50 años”, afirman los científicos, en referencia al objetivo fijado para el rendimiento de la degradación de los módulos solares por el gobierno estadounidense a través de la iniciativa Sunshot.

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