Tecnología de limpieza de módulos solares para tejados fotovoltaicos basada en el agua

Un grupo de investigadores de la Universidad Nacional de Ciencias y Tecnología (NUST) de Pakistán ha diseñado una novedosa tecnología de limpieza de módulos solares que también tiene un efecto refrigerante sobre los módulos fotovoltaicos.

“El sistema de limpieza de paneles solares propuesto puede integrarse sin esfuerzo en instalaciones fotovoltaicas solares tanto residenciales como comerciales”, explicó a pv magazine el autor principal de la investigación, Adeel Waqas. “Diseñado para funcionar de forma autónoma, el sistema utiliza un microcontrolador para gestionar el proceso de limpieza, eliminando la necesidad de intervención manual”.

El sistema de limpieza consiste en una barra de acero de 76,2 cm de largo que se fija a la parte superior del módulo solar. Tiene ocho boquillas de abanico plano que proporcionan un flujo uniforme de agua a través de la cara frontal del panel mediante un patrón de pulverización convexo. Las boquillas del ventilador están colocadas a una distancia de 14 cm entre sí y pueden alcanzar un caudal de agua de 0,49 L/m. Para introducir el agua en la barra se utiliza una bomba de agua de corriente continua de 36 W.

“Tras la limpieza, el agua usada se recoge y se filtra con un filtro Whatman”, explica Waqas. “Este proceso permite una eficacia de recuperación de agua del 85%, y el agua filtrada se recicla de nuevo en el depósito del sistema. La función de recuperación de agua hace que este sistema sea especialmente beneficioso para regiones con escasez de agua”.

Los científicos probaron su nueva técnica en una instalación experimental de la NUST en Islamabad (Pakistán) durante los meses de enero y febrero para tres ángulos de inclinación del sistema fotovoltaico de 23, 33 y 43 grados, respectivamente. “Los parámetros eléctricos y de temperatura se controlaron constantemente durante 24 horas, con intervalos de un minuto entre cada conjunto de valores”, especificaron, y señalaron que el rendimiento del sistema se comparó con el de una instalación de referencia sin la tecnología de limpieza.

Mediante su análisis, los académicos descubrieron que el panel fotovoltaico limpiado lograba hasta un 13,74% más de corriente en los ángulos de inclinación establecidos en comparación con el panel de referencia. También descubrieron que el agua que fluía sobre el módulo era capaz de reducir su temperatura de funcionamiento hasta 0,8 ºC en comparación con la configuración de referencia. “El sistema de limpieza automatizado, que funciona durante 5 minutos diarios con agua a presión a través de boquillas planas de abanico, recupera las pérdidas de energía debidas a la suciedad hasta en un 80%”, añadieron.

Según Waqas, el coste del módulo fotovoltaico solar con el sistema de limpieza es de 65,48 dólares, mientras que el del módulo sin el sistema ronda los 35 dólares. “Tras realizar el análisis económico, el coste recuperado de la energía adicional tras la limpieza es de 0,0332 dólares al día, lo que da como resultado un periodo de amortización de 2,51 años en Islamabad para los costes adicionales del sistema de limpieza”, explicó además. “El coste de funcionamiento del sistema es insignificante, ya que funciona automáticamente mediante una placa Arduino; además, la viabilidad económica del sistema propuesto es relativamente viable, ya que el coste del sistema se recupera en poco tiempo.”

La nueva técnica se presentó en el estudio “A building integrated solar PV surface-cleaning setup to optimize the electricity output of PV modules in a polluted atmosphere” (Una instalación de limpieza de superficies fotovoltaicas integrada en un edificio para optimizar la producción eléctrica de los módulos fotovoltaicos en una atmósfera contaminada), publicado recientemente en Renewable Energy.