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Sistemas De Seguimiento Solar

Para aprovechar la mayor cantidad posible de energía solar, la superficie de captación debe ser siempre perpendicular a los rayos solares y esto sólo puede conseguirse si los módulos están dotados de un mecanismo de seguimiento solar.

Utilizando estos mecanismos, la energía total recibida en un día puede ser hasta un 35% superior si la comparamos con la recibida por un módulo estático.
Esta diferencia de rendimiento se ve reducida en los casos de frecuentes días nublados y en todas aquellas condiciones climatológicas en las que la relación entre la energía recibida por radiación directa y la recibida por radiación difusa tienda a disminuir. Por eso solamente es recomendable su utilización en zonas de poca nubosidad.

Hay que realizar un detallado análisis para verificar que el aumento de rendimiento conseguido compensa sobradamente el consumo de energía y el coste y mantenimiento de los mecanismos de seguimiento.

Los dos tipos de movimiento son:

1. De 1 solo eje: solo permite el giro en torno a un eje horizontal, vertical o inclinado. Se puede realizar el seguimiento del azimut o de la altura del sol, pero no de ambos a la vez.

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2. De 2 ejes: además del movimiento de giro este-oeste también es posible un segundo movimiento rotatorio sobre un eje horizontal variando el ángulo del módulo respecto del plano horizontal. Pueden ser monoposte (un único apoyo central) o carrousel (varios apoyos distribuidos a lo largo de una superficie circular).

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Podemos encontrar distintos sistemas de seguimiento solar. Los más usuales son:

1. Sistemas pasivos de seguimiento: estos dispositivos no utilizan electricidad ni tienen motor. Hay dos patentes norteamericanas. La primera (Robbins Engineering) se basa en la presión de expansión y contracción de gas freón contenido en dos cilindros situados a cada lado de la estructura. La segunda (Zomeworks) es un sistema por gravedad basado en la variación del peso de un fluido contenido en un recipiente que al evaporarse pasa a otro.

2. Seguimiento por sensores: el sensor es el elemento que permite la detección y medida de la falta de direccionamiento entre el vector sol y la normal a la superficie de captación. El sensor suele estar constituido por pares de elementos fotosensibles montados sobre el módulo y moviéndose solidariamente con él.
Los fotosensores se valen de la radiación solar directa para detectar la posición del sol. La imposibilidad del seguimiento cuando se producen ocultamientos del sol y la necesidad de emplear un tiempo en la recuperación del direccionamiento cuando el sol reaparece son características inherentes a todos los sistemas de seguimiento basados en fotosensores.
La desviación detectada por los fotosensores transmite una señal de actuación que controla el funcionamiento de los motores para conseguir el movimiento del módulo. Se suelen emplear motores de velocidad constante que funcionan de manera intermitente de modo que el error de direccionamiento se mantenga en una banda de tolerancia.
Los sistemas que utilizan fotosensores se emplean para sistemas pequeños y medianos.
Entre la puesta del sol de un día y el amanecer del día siguiente el módulo debe situarse en la posición de amanecer porque una vez que haya salido el sol se perdería mucho tiempo en el giro de 180º necesario para recuperar el direccionamiento. Para ello se emplea un reloj que genera la orden apropiada.

3. Seguimiento por coordenadas calculadas: este sistema sigue la posición del sol mediante el cálculo de sus coordenadas astronómicas y no precisa de la presencia física de los rayos solares. Esta circunstancia hace a los sistemas de coordenadas inmunes a los días nublados y a otras circunstancias que pueden producir errores de direccionamiento en un fotosensor, como sucede por ejemplo con los destellos.
El empleo de sistemas controlados por computador presenta la ventaja adicional de que determinados cambios pueden hacerse a nivel de software únicamente.
También se pueden incluir funciones adicionales como la de llevar los módulos a una posición de máxima seguridad ante las inclemencias del tiempo o la del retorno nocturno.

Sopelia ha desarrollado Solar Layout, la App de Android que permite obtener la inclinación, orientación y distancia entre filas de módulos fotovoltaicos en el lugar de instalación.

Este contenido fue extraído del Manual Técnico Comercial de Energía Solar Fotovoltaica y forma parte del e-learning Solar.

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Solar FV Latinoamérica

Latinoamérica genera cerca del 7% del total de la electricidad mundial y las fuentes no tradicionales representan sólo el 6% del mix energético.

Se espera que para el 2050 más del 20% de la electricidad generada en la región provenga de energías renovables no hidráulicas.

¿Puede ser importante el aporte de la energía solar fotovoltaica?

Esta tecnología presenta gran potencial en la región, pero en la mayoría de los países sigue marginada a un segundo plano en las decisiones energéticas y lo que se hace al respecto va dirigido muchas veces a «la tribuna» y muy poco se concreta.

Comparada con el resto del mundo, la tasa de implementación de energía solar fotovoltaica en América Latina es muy baja.

Anualmente se espera la instalación de unos 100 GW de energía solar fotovoltaica a nivel mundial y habitualmente sólo el 1% corresponde a esta región.

Sin embargo, el hecho de no haber sido una de las regiones donde se inició el desarrollo de esta tecnología le permitiría aprender de los errores cometidos en otras regiones o países.

Hay que distinguir entre desarrollo industrial solar (fabricación de módulos y otros componentes) y producción de energía solar (electricidad solar).

El desarrollo industrial solar en la región lo tiene difícil con la abrupta caída en los precios de los módulos.

En cambio, la producción de electricidad solar se ve favorecida por esta caída en el precio de los módulos y hace más competitiva a la energía solar fotovoltaica.

El costo promedio de 1 W instalado de energía solar fotovoltaica se ha reducido radicalmente en los últimos años y la mayoría de las proyecciones indican que esta tendencia va a continuar. Los costos subyacentes asociados a la energía solar fotovoltaica también continuarán disminuyendo.

La capacidad instalada fotovoltaica de los países latinoamericanos siempre estuvo orientada a aplicaciones aisladas para atender necesidades de poblaciones rurales, sin acceso a la red eléctrica.

Recién a partir de 2014 los proyectos solares fotovoltaicos comenzaron a atraer capital.

América Latina tiene 51 plantas solares fotovoltaicas en operación y ha instalado 625 MW de energía fotovoltaica en 2014, frente a 133 MW en 2013. Se han anunciado 23 GW de proyectos, 5,2 GW en contratos, 1,1 GW en construcción y 722 MW en operación.

Desde la consultora GTM Research señalan que la potencia instalada en MW ha registrado un aumento del 370% en 2014 y se prevé que suba un 237% en 2015.

Esta cifra podría revisarse a la baja tras el derrumbe de precios que en los últimos meses ha sacudido a la industria petrolera y al sector de las materias primas.

Hoy en día, en los países latinoamericanos con buenos niveles de radiación y un mercado energético sin grandes subsidios, el modelo de la energía solar fotovoltaica es autosostenible.

En algunas ciudades de México, Brasil, Chile y Perú, el coste de la energía solar fotovoltaica se sitúa muy cerca de la paridad de red.

Ya cuentan con normativa nacional para conectar generadores fotovoltaicos bajo el sistema de medición neta: Costa Rica, Guatemala, México, Panamá, República Dominicana y Uruguay.

Los lugares más idóneos para localizar grandes plantas son los desiertos cerca de la costa del Pacífico y el nordeste de Brasil.

Durante los próximos 20 años se espera que la inversión en energía solar fotovoltaica llegue a unos U$S 100.000 millones anuales en todo el mundo.

Se estima una previsión de desarrollo de 3,5 GW para 2016 en América Latina.

¿ Es posible ?

Para saberlo vamos a hacer un análisis país por país, porque hay realidades muy distintas.

Energía Solar en Latinoamérica

Para evaluar el potencial solar de la región vamos a exponer antes algunas variables macro.

Latinoamérica agrupa a Argentina, Bolivia, Brasil, Chile, Colombia, Costa Rica, Cuba, Ecuador, El Salvador, Guatemala, Haití, Honduras, México, Nicaragua, Panamá, Paraguay, Perú, República Dominicana, Uruguay y Venezuela.

Tiene 22.222.000 km2 de superficie (aproximadamente el 13,5% de la superficie emergida del planeta) y más de 600 millones de habitantes.

La región presenta una notoria diversidad política y económica y es inestable por el continuo cambio de enfoque en las políticas monetarias.

En la actualidad, en Latinoamérica se reconocen 3 tipos de sistemas económicos.

Los capitalistas, con economías abiertas que se basan en el libre mercado y en tratados de libre comercio. Entre estos países se encuentran Perú, Chile, México, Colombia, Panamá y Costa Rica.

Los países que, si bien sostienen una estructura de apertura al mundo, son claramente proteccionistas; con una economía social de mercado o economía mixta. Entre estos países se encuentran Argentina, Uruguay, Brasil, Ecuador, Bolivia y Paraguay.

Finalmente están los países que sostienen economías cerradas, con muy poca relación de libre mercado y con clara tendencia al modelo marxista. Este es el caso de Cuba, Venezuela y Nicaragua.

Las economías de mayor tamaño según su PIB son Brasil, México, Argentina, Colombia y Venezuela.

Mientras que las economías más desarrolladas en términos de PIB per cápita son Chile, Argentina y Uruguay.

Ahora analicemos el recurso solar disponible en la región.

La energía solar está uniformemente distribuida, ya que gran parte de la región se encuentra dentro de la denominada región ‘‘Cinturón del Sol“ de más alta radiación solar. Con la excepción de sitios específicos se trata de un recurso previsible y confiable.

¿Cuál es la principal ventaja de la energía solar respecto de otras energías renovables?

Que tiene un mayor grado de integración al entorno urbano.

Las instalaciones en azoteas aprovechan superficie ociosa para generar energía limpia. El país que concentre sus esfuerzos en el desarrollo de este tipo de instalaciones tendrá la llave de su soberanía energética y la de sus habitantes.

Otro factor importante es que las instalaciones solares ya pueden ser realizadas por mano de obra local, reduciendo la dependencia tecnológica hacia los desarrolladores y proveedores de equipos (la mayoría fabrica fuera de la región). Esto hace que no se vincule la venta de los equipos con la instalación, puesta en marcha, operación y mantenimiento; como ocurre en el caso de otras energías renovables.

Con algunos de los mejores recursos solares del mundo, América Latina tiene su gran oportunidad.

Algunas razones para ser optimistas:

1. Buenos niveles de radiación solar en la región

2. Tendencia sostenida a la baja en los precios de los componentes de sistemas solares

3. Tecnología con alto potencial de generación de empleo local

4. Aumento de la conciencia ambiental ciudadana

5. Conveniencia para muchos países de reducir la dependencia del petróleo y sus derivados

6. Voluntad política que se evidencia en los gobiernos de algunos países de la región

Y algunos temas pendientes:

1- Inversión en infraestructuras de redes de transmisión modernas interconectadas y equipos de medición bidireccional

2- Mayor mercado financiero para respaldar con préstamos a largo plazo el desarrollo de la tecnología solar

3- Inestabilidad económica e Inseguridad jurídica en algunos países de la región

En las próximas entregas vamos a analizar la situación de las aplicaciones domésticas de energía solar térmica y fotovoltaica en la región.