“El backtracking se está convirtiendo en inteligente, pero no es mágico”

Las dos principales ventajas que explican el éxito de los seguidores a un eje en lugares soleados como el sur de Europa, Oriente Medio, África del Norte o Norte América son la obtención de producciones más elevadas y una mejor distribución de la generación eléctrica a lo largo del día. En la medida en que el número de nuevos proyectos con seguidores se está incrementando y alcanza cientos de megavatios, encontrar terrenos adecuados, extensos, asequibles y llanos no es tan fácil como en el pasado.

En este artículo, el socio de Everoze Felipe Canto Teixeira pone de manifiesto la complejidad incrementada que las topografías más difíciles suponen en el diseño y la evaluación de la producción eléctrica. Basándose en su experiencia en terrenos montañosos en Portugal, reflexiona sobre las potenciales soluciones a este reto.

En los inicios del desarrollo masivo de plantas fotovoltaicas conectadas a red, los gastos de capital (CAPEX) venían fundamentalmente determinados por el coste de los módulos fotovoltaicos. En ese momento los seguidores a dos ejes resultaron interesantes, dado que podían incrementar la energía producida hasta un 40% en comparación con los sistemas de estructura fija. El coste significativamente mayor de los sistemas de seguimiento era ampliamente compensado por el incremento en la energía producida, aunque la complejidad se incrementaba también. A medida que los costes de los módulos empezaron a decrecer rápidamente, los seguidores a un eje – rotando sobre el eje Norte-Sur- se convirtieron en la solución de compromiso imbatible entre coste, eficiencia y complejidad.

Con miles de MWp desarrollados en todo el mundo, los fabricantes líderes de seguidores han ido aprendiendo a lo largo de los años a hacer frente a ambientes duros. Los diseños han ido evolucionando para soportar mayores cargas de viento y nieve, reducir el tiempo de indisponibilidad para mantenimiento y mantener los costes lo más reducidos posible. Dado que los promotores están actualmente considerando nuevas regiones y apuntando hacia terrenos montañosos, los proveedores de seguidores están adaptando sus productos a esta nueva realidad proponiendo seguidores más adaptables a las pendientes de los terrenos. Algunos fabricantes sostienen que sus seguidores pueden instalarse en terrenos con pendientes superiores al 20%. Otros ofrecen diseños distintos para responder mejor a las condiciones del terreno. Por ejemplo, un seguidor 2V (1 módulo en cada lado del eje en orientación retrato) tendrá el mismo número de módulos que un seguidor 1V, siendo dos veces más corto y potencialmente más adecuado para topografías complejas. Variables como el análisis del suelo, el diseño mecánico correcto y la adecuada distribución de los seguidores en el terreno son importantes a la hora de hacer viable un proyecto con seguidores. El tiempo y esfuerzo necesarios para definir estas variables, que son en su mayoría bien comprendidas por los promotores, no debe ser infravalorado.

No obstante, sigue habiendo un elemento relevante difícil de evaluar y que es una fuente de incertidumbres: la evaluación de producción de energía. En terrenos desiguales, el sombreado entre hileras de seguidores se vuelve mucho más complejo y un sistema de backtracking estándar no será capaz de eliminar las sombras. Las tecnologías de seguimiento inteligente proponen algoritmos de seguimiento personalizados, que aseguran que pueden reducir las pérdidas por sombreado en esos escenarios, incrementando por tanto la producción de energía. ¿Pero cuál es la eficiencia de esos sistemas?

Antes de profundizar en las tecnologías de seguimiento inteligentes, es importante recordar algunos conceptos básicos. Los seguidores fueron concebidos para seguir al sol, maximizando la irradiación que llega a los módulos. Los algoritmos de backtracking fueron implementados para eliminar los sombreados entre hileras de seguidores durante las primeras horas de la mañana y las últimas de la tarde mediante la adaptación de los ángulos de rotación de los seguidores. Esta reducción de sombras tiene un coste en reducción de la irradiación recibida por los módulos. ¡El seguidor ya no sigue al sol! Este trade-off es generalmente positivo, pero existen excepciones.

Cuando el terreno es llano, todos los seguidores tendrán el mismo ángulo al mismo tiempo y el backtracking será sencillo.

En un terreno desigual, cada seguidor tendrá una pendiente este-oeste y norte-sur diferente. Esto significará que el ángulo óptimo de seguimiento variará de un seguidor a otro. Los fabricantes de seguidores han desarrollado el seguimiento inteligente de un modo preciso para poder calcular todos los ángulos de seguimiento individuales que eliminarían los sombreados en cada seguidor. Asumiendo que estos ángulos pueden ser definidos, el siguiente paso sería calcular la producción de energía. No obstante, las herramientas fotovoltaicas estándar no son capaces generalmente de simular esta complejidad, lo que hace más difícil saber si el algoritmo de seguimiento inteligente propuesto está incrementando la energía producida por el sistema o no. Evaluar algunos escenarios extremos podría ayudar a entender el nivel de variación al que el proyecto está expuesto. Es improbable que un proyecto en una topografía compleja produzca más que una planta equivalente en terreno llano, así que el terreno llano podría considerarse el escenario más optimista. Para modelizar el escenario más pesimista se podría calcular una simulación que considere la topografía y (i) use backtracking estándar o (ii) no use backtracking, para evaluar el impacto del sombreado entre hileras de seguidores. También se podría dividir el layout en múltiples subsistemas, dentro de cada uno de los cuales los seguidores tendrían la misma orientación y pendientes. Todas estas opciones son posibles con los programas estándar de simulación existentes, como PVsyst. Pero si se compara con un layout más convencional se tendría que hacer una simulación simple y combinarla con la realización de muchas simulaciones para evaluar la energía futura que producirá el proyecto. Algunos desarrolladores de software proponen herramientas de simulación más potentes, que pueden combinar la posición de cada seguidor con múltiples orientaciones y ángulos de seguimiento. Algunas de ellas se derivan de las herramientas para simular plantas de concentración de energía solar (CSP), en las que es imprescindible la evaluación precisa de cada seguidor. Estas herramientas requieren una mayor inversión en costes de licencia además de una mayor cantidad de tiempo para entrenar a los ingenieros que las usarán, si se comparan con las simulaciones realizadas con software más estándar. Con independencia de la herramienta y metodología seleccionada, los costes de desarrollo tendrán que tener en cuenta un mayor presupuesto para la evaluación de la producción de energía en comparación con el requerido en proyectos más convencionales.

No hay una respuesta sencilla a esto. Y antes de enredarse en un análisis de producción de energía demasiado complejo, una preparación cuidadosa y el uso del pensamiento creativo pueden ayudar a deshacer el nudo. Con un buen entendimiento del terreno objetivo, algunos trabajos de obra civil pueden hacer que la adecuación del layout al terreno sea más sencilla, limitando las pendientes y orientaciones múltiples para los seguidores. La selección de componentes puede jugar otro papel importante. Por ejemplo, los módulos half-cell y shingled son más tolerantes a los sombreados. Y los inversores de string agruparán un menor número de seguidores, conduciendo potencialmente a un punto de seguimiento de máxima potencia más optimizado.

Finalmente, debe preverse la evaluación del rendimiento a largo plazo. Cuando se instalan sensores de radiación, el tener demasiadas orientaciones diferentes puede llevar a dificultades para instalar un número suficiente de piranómetros. En cambio, confiar en la medición de la irradiancia horizontal y en un modelo de transposición puede ser más beneficioso que calcular un promedio de irradiancia inclinada. Adicionalmente, las métricas de rendimiento, como el cálculo del PR, tendrán que ser cuidadosamente detalladas y negociadas en los contratos EPC y O&M para evitar litigios durante la vida de la instalación.

Los fabricantes de seguidores están haciendo muchísimo para mejorar sus productos y adaptarlos a situaciones de la vida real. Las estrategias de seguimiento inteligente en terrenos desiguales tienen un claro impacto positivo en la producción de energía. Pero es difícil cuantificar la ganancia exacta que suponen, que sigue siendo incierta. El seguimiento inteligente no compensará un diseño y desarrollo pobres. Pero con una cuidadosa revisión del proyecto y de los inputs del modelo financiero se puede evitar obtener cifras de rentabilidad excesivamente optimistas.

Felipe Canto Teixeira es socio en Everoze, consultora técnica y comercial especializada en energías renovables, sistemas de baterías e hidrógeno. Felipe ha estado trabajando en el sector energético desde 2009, ganando experiencia en diferentes tecnologías y mercados. Actualmente se enfoca en ingeniería de proyectos, auditorías técnicas y estimación de producción para proyectos de energía solar fotovoltaica.