A la hora de invertir en paneles solares para cambiar la matriz energética de una casa, una empresa o hasta un campo, siempre se tienen en cuenta las condiciones climáticas que pueden afectar la instalación.
Y si bien la performance de los paneles ha mejorado en los últimos años, también el mundo enfrenta cada vez más los efectos del cambio climático con intensas lluvias, prolongados inviernos o grandes olas de calor, que afectan de manera creciente a los equipos y preocupan a quienes deben destinar grandes cantidades de dinero para instalar desde un panel solar en su domicilio hasta grandes parques solares al aire libre.
Para conocer el impacto de estos eventos climáticos en los paneles solares, un equipo de investigación del Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL) del Departamento de Energía de Estados Unidos estudió la degradación de módulos en plantas de energía solar fotovoltaica a gran escala en todo Estados Unidos entre 2008 y 2022.
Los investigadores analizaron datos de 25.000 inversores en casi 2.500 sitios con una capacidad total de aproximadamente una generación de 8 GW, repartidos en 37 estados y territorios de EEUU. Los expertos aclararon que la edad promedio de los sistemas fotovoltaicos analizados fue de 5 años.
El análisis mostró que los sistemas en climas más cálidos experimentaron el doble de pérdida de rendimiento que los sistemas en climas más fríos: 0,88% por año y 0,48% por año, respectivamente. En general, el 90% de los sistemas estudiados tuvieron pérdidas de rendimiento inferiores al 2% anual, lo que se consideró normal o dentro de las expectativas.
NREL estudió el impacto de condiciones climáticas extremas como inundaciones, fuertes vientos, granizo, incendios forestales y rayos en el rendimiento de los sistemas fotovoltaicos. En un nuevo artículo, publicado en el IEEE Journal of Photovoltaics (1), los investigadores utilizaron la escala del conjunto de datos de la flota fotovoltaica para cuantificar algunos impactos del clima extremo.
Al comparar el rendimiento de los sistemas en el conjunto de datos de la flota fotovoltaica con un mapa de eventos climáticos extremos de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA), los investigadores estudiaron cómo el rendimiento de cada sistema se vio afectado cuando ocurrió un evento climático extremo dentro de los 10 kilómetros de su ubicación.
En promedio, el impacto de los fenómenos meteorológicos extremos fue pequeño para la muestra. Se identificaron 170 sistemas que se vieron significativamente afectados por los huracanes. El tiempo de inactividad promedio osciló entre dos y cuatro días, lo que resultó en una pérdida de productividad anual promedio del 1%. Un total de 12 sistemas de 6.400 experimentaron cortes que duraron dos semanas o más. La mayoría de los cortes se debieron a inundaciones y lluvias acompañadas de fuertes ráfagas de viento.
Igualmente, los expertos hallaron que, cuando son lo bastante fuertes, las condiciones meteorológicas extremas pueden acelerar la degradación a largo plazo. Se descubrió que el granizo de más de 25 mm de diámetro, los vientos de más de 90 km/h y la nieve de más de 1 metro de profundidad provocan mayores pérdidas anuales de rendimiento en los sistemas fotovoltaicos. Las tensiones mecánicas causadas por el viento, el granizo y la nieve pueden provocar grietas en las células dentro de los módulos fotovoltaicos y otras formas de degradación del sistema fotovoltaico.
“No creemos que ninguno de estos análisis sugiera que los sistemas fotovoltaicos sean poco fiables o especialmente vulnerables a condiciones meteorológicas extremas. La energía fotovoltaica ha demostrado que puede proporcionar energía de reserva y salvar vidas cuando la infraestructura circundante resulta dañada por fenómenos meteorológicos extremos. Sin embargo, hay más medidas que podemos tomar para mejorar la calidad de los equipos y, especialmente, las mejores prácticas de instalación para aumentar la resistencia a estos fenómenos meteorológicos”, remarcó Dirk Jordan, investigador del NREL.
Y completó: “Para proteger los sistemas fotovoltaicos contra los impactos del clima extremo, los fabricantes de módulos y las organizaciones de pruebas fotovoltaicas deben comprender primero los umbrales en los que pueden ocurrir daños. Luego, la industria puede comenzar a diseñar para estas condiciones y, lo que es más importante, crear pruebas que sometan a los paneles a tensiones realistas. El reciente desarrollo de una nueva especificación de prueba de granizo es un buen paso en esta dirección, pero también se deben considerar estándares de prueba más rigurosos para cargas de viento y nieve”.
“Las instalaciones de alta calidad también son clave para aumentar la resiliencia contra el clima extremo. Estandarizar las prácticas de instalación, como el uso de pernos pasantes y módulos de montaje lo suficientemente lejos del borde de los techos en áreas propensas al viento, podría ayudar a mitigar los impactos en el rendimiento del sistema”, concluyó Jordan.
Quienes operan y mantienen sistemas fotovoltaicos también deben conocer los umbrales climáticos extremos informados en estas publicaciones de flotas fotovoltaicas para saber cuándo analizar más a fondo los sistemas afectados. Y las empresas que ofrecen seguros para sistemas fotovoltaicos tal vez quieran respaldar pruebas nuevas y más sólidas, especialmente en regiones con las tasas de clima extremo de más rápido crecimiento.
Finalmente, la industria debe ser consciente de que las tendencias recientes, como módulos más grandes, celdas más delgadas y vidrio frontal más fino, pueden aumentar la vulnerabilidad del sistema si no se diseñan y prueban adecuadamente. Armonizar los registros de operaciones y mantenimiento y monitorear de cerca los activos fotovoltaicos permitirá la detección proactiva de la posible degradación causada por nuevos diseños de módulos.
