Agrovoltaica: Ventajas de la energía solar flotante.

El concepto de agrovoltaica nace de un conflicto en usos del terreno disponible.

Cada vez es más claro que la energía solar será clave para conseguir una transición energética. El problema es la gran cantidad de terreno que es necesario dedicar para cubrir los enormes consumos energéticos de nuestra sociedad.

Esto ha hecho que la instalación de plantas fotovoltaicas haya entrado en conflicto con la producción de alimentos. Ya que muchos terrenos donde se están ubicando estos gigantescos parque solares están en zonas dedicadas a la agricultura.

Uno de los pilares del sector de las energías renovables en general y del fotovoltaico en particular es la defensa del medioambiente y por tanto no podemos dar la espalda a este problema. Es fundamental generar energía limpia pero también lo es cultivar nuestros alimentos.

Buscando soluciones a este problema se investigan nuevas forma de encarar los proyectos fotovoltaicos que permitan seguir cultivando el suelo y a la vez generar energía limpia. Dicho de una manera muy sencilla la agrovoltaica no es más que eso, encontrar como podemos conseguir darle ese doble uso a una explotación agraria.

Soluciones que propone la Agrovoltaica

Las dos principales soluciones que actualmente se pueden utilizar para resolver este problema son instalar estructuras de soporte elevadas para los paneles solares permitiendo el uso del terreno agrícola que hay debajo o bien instalar paneles solares flotantes si la explotación agrícola dispone de alguna lámina o balsa de agua.

Vamos a profundizar un poco más en cada una de ellas para que puedas entender un poco mejor en que consiste cada una.

Estructuras elevadas

Como se ha comentado una de las soluciones que propone la agrovoltaica es poner unos pórticos o pilares de altura suficiente para permitir las labores agrícolas en el terreno que hay debajo de los paneles solares.

Instalación agrovoltaica con estructuras elevadas. Foto: HyPErFarm.

Esta forma de agrovoltaica permite además de seguir utilizando el terreno para el cultivo instalar paneles bifaciales permitiendo una mayor producción de energía. Por otro lado se están realizando muchos estudios de posibles sinergias con la producción agrícola ya que la sombra que generan los paneles solares podría beneficiar el crecimiento de ciertos cultivos.

Planta de Energía Solar Flotante

Agrovoltaica con Instalación Solar Flotante.

Otra solución que nos brinda la agrovoltaica es utilizar láminas de agua o balsas próximas a los terrenos cultivables para instalar paneles solares. Esto tiene la ventaja de no tener ningún impacto en el terreno ya que utilizamos una superficie sin uso de la explotación agrícola y evitar la estructura metálica que puede ser bastante costosa dadas sus dimensiones para permitir el uso del terreno debajo de ella. Otras ventajas de la energía solar flotante:

  • 1. Incremento de la eficiencia de los paneles solares
  • 2. Evita la evaporación del agua.
  • 3. No utilizan terreno cultivable.
  • 4. Menor mantenimiento de las balsas de riego
  • 5. Autoconsumo y ahorro económico
  • 6. Seguridad
  • 7. Facilidad y rapidez de instalación de energía solar sobre el agua
  • 8. Cambio climático

Si quieres profundizar más en ellas lo explicamos en este post: Las 8 ventajas de la energía solar flotante en balsas de riego.

¿Estas buscando una instalación agrovoltaica? Ahora que ya conoces todas las ventajas de esta forma de energía solar. Desde Landatu te podemos ayudar con el proyecto, diseño, suministro e instalación de tu nueva planta de energía solar flotante. Contacta con nosotros y te ayudaremos en todo el proceso.

¿Qué es un parque solar flotante?

Un parque solar flotante es una planta de producción de energía limpia muy parecida a los parques solares en tierra que todos conocemos pero ubicados sobre cualquier tipo de superficie acuática. De hecho la mayoría de los elementos utilizados son exactamente los mismos, sólo diferenciándose en la estructura sobre la que se montan los módulos solares.

Vamos a profundizar un poco más en lo que es un parque solar flotante para que no te quede ninguna duda sobre esta tecnología.

¿Cómo es la estructura de los parques solares flotantes?

Los paneles solares en parques solares en suelo suelen ir montados en una estructura metálica que va hincada o lastrada al suelo. Su principal función es mantener los paneles orientados adecuadamente antes las inclemencias meteorológicas.

Parque solar en suelo. Foto de American Public Power Association en Unsplash

En el caso de un parque solar flotante esta estructura flota en el agua y puede ser de diferentes tipos, su misión es similar a la estructura de los parques solares en tierra pero con los retos que añade hacerlo sobre el agua como por ejemplo hacer frente al oleaje o las variaciones del nivel del agua.

Elementos principales de un parque solar flotante

¿Dónde se pueden instalar un parque solar flotante?

Un parque solar flotante se puede instalar sobre cualquier cuerpo de agua como lagos, presas, balsas de riego o incluso el mar. Pero dependiendo de la condiciones de cada ubicación es necesario estudiar la viabilidad de la instalación. Por ejemplo en ciertas zonas puede no ser posible su instalación por razones medioambientales. En láminas de agua artificiales este no suele ser un problema pero también tenemos que estudiar las características de la ubicación como viento, oleaje, cambios del nivel de agua o los accesos para ejecutar la instalación.

Balsa de riego con buenos accesos para instalar energía solar flotante

Otros elementos de los parques de energía solar flotante

Otros aspectos a tener en cuenta en un parque solar flotante son los módulos solares a utilizar, inversores, cableados, protecciones eléctricas, pasarelas de mantenimiento o los elementos de unión de los flotadores entre sí y con los paneles solares.

En cuanto a la parte eléctrica tiene que estar certificada para estar a la intemperie y soportar las inclemencias meteorológicas, pero esto es un requerimiento también para cualquier parque solar convencional por lo que podremos utilizar los módulos , inversores y resto de elementos disponibles en el mercado.

Por tanto los únicos elementos nuevos que encontramos en un parque solar flotante son las pasarelas de mantenimiento. Son uno flotadores que se colocan entre las diferentes filas de paneles solares para permitir las labores de mantenimiento. Deben tener por tanto suficiente flotabilidad para soportar el peso de una persona.

Pasarelas de mantenimiento de un parque solar flotante
World Bank Group, ESMAP and SERIS. 2019. Where Sun Meets Water: Floating Solar Market Report. Washington, DC: World Bank

Ventajas de la energía de un parque solar flotante

Al igual que cualquier fuente de energía renovable la energía proveniente de un parque solar flotante es una manera de producir energía limpia y ayuda en la lucha contra el cambio climático.

Además de esta ventaja un parque solar flotante tiene otras ventajas:

  1. No utilizamos el valioso espacio de tierra. Un problema cada vez más importante esta siendo el uso de enormes cantidades de terreno, casi siempre de cultivo, para instalar parques solare en tierra. Un parque solar flotante nos permite generar energía limpia utilizando un espacio hasta entonces sin uso. Es primordial que generemos cada vez más energía limpia pero también lo es seguir produciendo alimentos.
  2. Aumento del rendimiento de los módulos solares. Diversos estudios muestran un incremento de la producción solar entre un 5% y un 12% de los paneles situados sobre láminas de agua debido al efecto refrigerante del agua.
  3. Evitar la evaporación del agua. Al cubrir la lámina de agua se reduce la evaporación hasta en un 80%. Se estima que más del 10% del agua trasvasada Tajo-Segura para alimentar los cultivos de la región se pierde por evaporación, problema que podría solventarse colocando paneles encima del agua. Poder aprovechar mejor el agua disponible es y será cada vez más importante en un clima como el nuestro donde cada vez los efectos de la desertificación se están notando más.
  4. Mayor calidad del agua. Al instalar la planta solar sobre la lámina de agua se reduce la aparición de algas y lodos mejorando la calidad del agua disminuyendo la necesidad de limpieza de las balsas de riego.
  5. Hibridación con presas hidráulicas. Para aumentar el porcentaje de energía solar en la red eléctrica es fundamental aumentar la capacidad de almacenamiento de energía. Actualmente la mejor manera de hacerlo a gran escala y de una manera económica es mediante el bombeo de agua para turbinarla posteriormente. Si a esta tecnología, se le añade la capacidad de colocar paneles solares encima del agua para producir energía extra, la oportunidad se multiplica .Creemos que la energía solar flotante presenta unas sinergias perfectas con estas presas hidráulicas que serán claves en los próximos años. 

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Las 8 ventajas de la energía solar flotante en balsas de riego

La energía solar flotante es ideal para ser instalada en balsas de riego. La instalación de energía solar fotovoltaica en estas ubicaciones tiene muchas ventajas que veremos a continuación.

El despliegue de la energía solar flotante fuera de Asia es por el momento muy pequeño pero se espera que en los próximos años comience a instalarse energía solar flotante en diversos tipos de láminas de agua.

Sistema de energía solar flotante patentado por Landatu Solar.

Como vamos a ver, concretamente las instalaciones solares flotantes en balsas de riego resultan muy atractivas por múltiples razones.

1. Incremento de la eficiencia de los paneles solares sobre el agua

Los paneles solares están diseñados para trabajar en un amplio rango de temperaturas, normalmente de -40ºC a +85ªC. Pero al aumentar la temperatura de trabajo su rendimiento va decreciendo.

Al instalar energía solar flotante sobre balsas de riego la propia agua de la balsa va a hacer bajar la temperatura de los paneles por el efecto refrescante del agua. Según diversos estudios este efecto puede aumentar la producción de energía solar hasta un 12%.

2. Más agua para regar

Para los agricultores con balsas de riego, el agua embalsada es un tesoro ya que de ella depende la producción que sacarán de sus cultivos.

Al instalar energía solar flotante sobre la balsa de riego se consigue reducir la evaporación del agua hasta en un 80%, disponiendo por tanto de la misma para poder regar los campos.

Este es muy importante en países con escasez de agua como España y desgraciadamente por culpa del cambio climático esta situación esta afectando cada vez a más áreas de cultivo.

Foto de Tony Pham en Unsplash

3. No utilizan terreno cultivable.

Tan importante como disponer de agua lo es disponer del terreno para cultivar los alimentos. En los últimos años estamos viendo el despliegue de gigantescas plantas solares ocupando miles de hectáreas de terreno que dejan de estar disponibles para otros usos, principalmente para la producción agrícola.

Según el PNIEC, hasta el 2030 se instalarán en España unos 25GW de energía solar. En España existen decenas de miles de balsas de riego con un enorme potencial para instalar energía solar flotante (entre 7 y 10GW).

Si utilizáramos este gran potencial de superficies inutilizadas para ubicar plantas solares flotantes liberaríamos miles de hectáreas de terreno donde poder seguir cultivando nuestros alimentos.

4. Menor mantenimiento de las balsas de riego

Instalar energía solar flotante sobre la balsa de riego reduce la generación de algas en la misma mejorando la calidad del agua y evitando la generación de lodos. Esto reduce la necesidad de limpieza de la balsa.

5. Autoconsumo y ahorro económico

Los propietarios de balsas de riego habitualmente tienen altos consumos eléctricos debido a que utilizan grandes bombas de agua durante muchas horas al día.

Instalar energía solar flotante en la balsa de riego permite que auto-consumir cerca del punto de producción la energía con las mejoras de eficiencia energética que ello conlleva.

Además, por el doble efecto de la subida de los precios de la luz y la bajada en los costes de la energía solar, instalar una planta de energía solas flotante en la balsa de riego ahorrará miles de euros en la factura de la luz permitiendo amortizar la inversión en muy pocos años.

6. Seguridad

También se debe tener en cuenta que producir nuestra propia energía nos hace menos dependientes de futuras subidas en el precio de la energía pudiendo planificar mejor los costes de producción de la explotación agrícola.

7. Facilidad y rapidez de instalación de energía solar sobre el agua

Instalar energía solar flotante en una balsa de riego es bastante sencillo ya que todos los componentes se montan en las orillas de la balsa. A continuación se desplaza la isla de flotadores a su ubicación final. Además las condiciones del agua en una balsa de riego permiten que el anclaje de la instalación solar flotante se realice con facilidad.

Todo esto hace que la ejecución de las instalaciones solares flotantes en balsas de riego se finalicen en muy poco tiempo.

8. Cambio climático

Cada vez más agricultores se están dando cuenta del impacto que ya esta teniendo el cambio climático en sus cultivos. Instalar energía solar flotante no sólo tiene todas las ventajas anteriores sino que además contribuye a que generemos más energía limpia dejando de depender de energías contaminantes y podamos mitigar los efectos del cambio climático.

Balsa de riego

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Las baterías más grandes del mundo

Uno de los grandes retos para la transición renovable es ser capaces de almacenar energía a gran escala. Para que el sistema eléctrico funcione se necesita inyectar en la red en cada momento la misma cantidad de energía que se está consumiendo.

Esto no podemos conseguirlo tan sólo con generación de energías renovables ya que no podemos elegir cuando sopla el viento o que haga un día más o menos soleado.

Por ello para alcanzar grandes porcentajes de energías renovables en el sistema es fundamental que consigamos almacenar esta energía para poder utilizarla cuando la necesitemos.

La mejor tecnología para este cometido actualmente es el almacenamiento por bombeo.

Imagen de Shasta Dam

¿QUÉ ES EL ALMACENAMIENTO POR BOMBEO?

El almacenamiento por bombeo consiste básicamente en dos depósitos de agua a diferentes alturas con lo que podemos generar energía cuando hacemos bajar el agua del depósito superior al inferior pasando por una turbina. O bien almacenarla bombeando agua del depósito inferior al superior mediante una bomba.

Es un sistema conocido y utilizado desde hace mucho tiempo (más de 100 años) por lo que es una tecnología madura y muy fiable. También es la más económica, sobre todo porque permite utilizar infraestucturas existentes (centrales hidroeléctricas) minimizando además el impacto ambiental.

De ahí que actualmente el 95% de la capacidad de almacenamiento de energía de la red eléctrica española sea por almacenamiento por bombeo.

POTENCIAL DEL ALMACENAMIENTO POR BOMBEO EN ESPAÑA

Actualmente tenemos unos 3.3GW de potencia instalada de bombeo y para el final de esta década el Plan Nacional Integrado de Energía y Clima (PNIEC) prevé que alcancemos los 6.8GW. Además según diversos estudios en España sería posible instalar entre 10-14GW en centrales hidráulicas ya existentes.

Recordemos que en al año consumimos unos 120.000GWh de energía de origen no renovable, así que si queremos disminuir este número , además de aumentar la cantidad de energías renovables instaladas tenemos que almacenar una gran cantidad de energía para poder utilizarla las 24 horas del día.

Por tanto en los próximos años si queremos parar el cambio climático necesitamos acelerar este proceso y aprovechar al máximo el almacenamiento por bombeo.

HIBRIDACIÓN CON LA ENERGÍA SOLAR FLOTANTE

La energía solar flotante será clave para poder almacenar energía mediante bombeo de agua. Ya que necesitamos de una gran cantidad de energía para bombear el agua y disponemos de una gran lámina de agua donde instalar paneles solares sin tener que usar terrenos adyacentes y minimizando el impacto ambiental.

Utilizando un pequeño porcentaje de su superficie sería posible inyectar a red la energía generada por los paneles, aprovechando la infraestructura eléctrica de la central hidroeléctrica o si es más conveniente almacenar energía bombeando agua que podremos utilizar para generar energía hidroeléctrica cuando sea necesario.

Planta fotovoltaica flotante en la central hidroeléctrica Do Alto Rabagão, Portugal