Los módulos fotovoltaicos bifaciales junto a los sistemas de seguimiento son la principal configuración de sistemas fotovoltaicos a escala de servicios públicos en todo el mundo, según el último informe del Programa de Sistemas de Energía Fotovoltaica de la Agencia Internacional de la Energía (IEA-PVPS). En este contexto, el documento recoge las últimas prácticas recomendadas e innovaciones en la implementación de sistemas de seguimiento fotovoltaico bifaciales.
Actualmente, más del 90% de los módulos fotovoltaicos vendidos utilizan células bifaciales y más del 60% de la cuota de mercado de los sistemas instalados utiliza seguidores de un solo eje, según recoge el informe. Los expertos de IEA-PVPS atribuyen la popularidad de estos sistemas a los beneficios financieros, dado que las ganancias típicas de los seguidores del 15 al 20% y las ganancias de los módulos bifaciales del 2 al 10% son aditivas y, además, estos sistemas proporcionan el coste nivelado de electricidad (LCOE, por sus siglas en inglés) más bajo en aproximadamente el 90% del mundo.
Este informe proporciona una descripción general de las mejores prácticas actuales para optimizar el rendimiento de dichos sistemas. Además, como parte del informe se encuestó a 16 empresas de seguidores y propietarios/operadores de más de 13 GW de instalaciones fotovoltaicas en todo el mundo. También se realizó un ejercicio de modelado a ciegas por turnos para evaluar el estado del arte en la simulación del rendimiento del sistema de seguimiento bifacial.
El objetivo de este informe es ayudar a las empresas y desarrolladores de proyectos fotovoltaicos y seguidores a diseñar sus sistemas considerando todos los factores que podrían influir en el rendimiento futuro, y así dar como resultado sistemas de mayor calidad.
Optimización de los sistemas de seguimiento fotovoltaico bifaciales
El informe recoge una serie de factores específicos que, según señalan los investigadores de IEA-PVPS, deben investigarse para optimizar el rendimiento de estos sistemas. En primer lugar, subrayan la necesidad de llevar a cabo mejoras en los algoritmos de seguimiento. Señalan que las empresas evitan compartir detalles sobre cómo funcionan sus algoritmos de seguimiento especializados y, por lo tanto, es difícil evaluar su rendimiento y si agregan suficiente valor a la tecnología bifacial o a un proyecto en particular.
En este contexto, IEA PVPS anima a los desarrolladores interesados en nuevos algoritmos de seguimiento a implementar múltiples conjuntos de seguidores, y que cada uno de los cuales ejecute diferentes algoritmos en un mismo sitio durante un período de prueba para ayudar a decidir cuál usar durante la vida útil de la planta. Además, añaden que las comparaciones in-situ son necesarias para validar las afirmaciones sobre posibles aumentos de rendimiento.
Si bien aún no está claro si el uso de potenciadores del albedo será económicamente viable en algún momento, dado que los primeros estudios han mostrado algunos resultados prometedores, el informe insta a realizar mejoras del albedo. Afirman que la investigación continua sobre materiales duraderos y de bajo coste, y sobre estrategias de ubicación óptimas ayudará a determinar si la mejora del albedo se convierte en una práctica estándar.
Condiciones climáticas, estandarización y predicciones de rendimiento
Por otro lado, los expertos consideran que la capacidad de los seguidores para responder a condiciones climáticas extremas y poco comunes debe estandarizarse. En base a una encuesta realizada a propietarios y operadores, el informe afirma que existe un riesgo significativo de que un seguidor no responda adecuadamente a un evento climático extremo.
Si bien la estandarización del monitoreo de los sistemas fotovoltaicos con seguimiento bifacial ha mejorado significativamente en los últimos años, el informe destaca que aún existen desafíos serios para completar las pruebas de capacidad en estos sistemas debido a factores como los períodos de clima nublado, la incertidumbre en el sombreado de fila a fila y las predicciones de rendimiento.
Además, señalan que los modelos de predicción de seguidores para las instalaciones fotovoltaicas con seguimiento bifacial deben mejorarse. Esta conclusión la han extraído tras realizar una comparación de modelos mediante el método round robin, realizada en seis escenarios, que demostró hasta un 100% de diferencia aproximadamente entre las predicciones de irradiancia de la parte trasera entre diferentes modelos.
Además, las predicciones de las temperaturas de los módulos fotovoltaicos e incluso de los ángulos de seguimiento fueron muy variables entre los distintos participantes. Por tanto, los expertos señalan que se necesitan conjuntos de datos validados de mayor calidad para que los desarrolladores se aseguren de que los modelos sean más consistentes.
Por último, IEA-PVPS subraya la escasez de información sobre la fiabilidad y durabilidad de los sistemas de seguidores de un solo eje. Por ello, afirman que es necesario respaldar los estudios longitudinales de diferentes tecnologías de seguidores en diferentes climas. Estos estudios son importantes para optimizar el diseño y el funcionamiento de las plantas fotovoltaicas con sistemas de seguimiento, según señalan.
Aplicaciones en energía agrovoltaica
El documento también destaca que la aplicación de módulos fotovoltaicos bifaciales y seguidores para instalaciones agrovoltaicas podría permitir disponer de una gran cantidad de tierra para la generación de energía renovable, y así ayudar a los países en vías de desarrollo a beneficiarse de la energía fotovoltaica sin sacrificar tierra para la agricultura.
No obstante, un desafío importante es cómo reducir la complejidad y las variaciones del diseño para que las instalaciones agrovoltaicas aprovechen la estandarización, la fabricación de alto rendimiento y las cadenas de suministro globales para reducir el coste. Esto resulta un reto dado que cada cultivo y localización puede presentar limitaciones únicas para cada sistema agrovoltaico, lo que dificulta la creación de diseños de sistemas estándar y estrategias operativas.
Sin embargo, los seguidores suponen una gran ventaja para aplicaciones agrovoltaicas, ya que a menudo proporcionan un valor añadido a los agricultores como posibles aumentos del rendimiento de los cultivos al permitir ajustar automáticamente la cantidad de luz que llega a los cultivos, entre otros beneficios que destaca el informe de IEA-PVPS.
Por último, la encuesta realizada a fabricantes de seguidores planteó la pregunta ‘¿Desarrollan seguidores para aplicaciones agrovoltaicas?’ refleja que 11 de las 16 empresas respondieron de forma afirmativa. Estas 11 empresas de seguidores informaron de un volumen acumulado de ventas de seguidores de 19 GW en 2022, con una actividad de ventas media repartida en 20 países. Aunque no se ha revelado la capacidad agrovoltaica que desplegaron estas empresas, su participación en la energía agrovoltaica demuestra un potencial comercial y un interés considerables de cara al futuro.