Sistema fotovoltaico flotante, vertical y giratorio para aplicaciones marinas

Un grupo internacional de investigación ha desarrollado un diseño de sistema fotovoltaico vertical para aplicaciones en aguas marinas.

Denominado PVSail, el novedoso sistema permite que la estructura flotante se alinee con la dirección predominante del viento para desviar las cargas eólicas.

«El sistema patentado por SolarMarine Energy minimiza las cargas ambientales del viento y las olas», declaró a pv magazine el autor correspondiente, Giuseppe Marco Tina. «Actualmente estamos concluyendo una extensa serie de pruebas en tanque y ensayos a pequeña escala en aguas interiores. Para 2025 está previsto un despliegue de demostración a gran escala cerca de la costa».

La PVSail se basa en un sólido sistema de anclaje, en el que el poste fijado puede girar y cambiar la orientación de los paneles fotovoltaicos en función de las fuerzas del viento y las olas. Los investigadores, algunos de los cuales forman parte de la empresa SolarMarine Energy, esperan que sea relativamente barato en aguas poco profundas de hasta 5 m.

«Como consecuencia de que el sistema se mueve constantemente en relación con el viento, la eficiencia de los módulos fotovoltaicos depende críticamente del ángulo acimutal, que no es fijo sino que viene determinado por la dirección dominante del viento», destacó el equipo.

Para investigar la viabilidad de un sistema así, los investigadores realizaron un análisis numérico de dos casos, ambos con paneles fotovoltaicos idénticos. Mientras un caso consideraba un azimut fijo que produce la mayor cantidad de energía, representando un sistema fijo, el segundo representaba la vela móvil, con azimut cambiante de 0 a 180 grados. Ambos casos se simularon en las condiciones de Catania (Italia) y la bahía de Nigg (Reino Unido). En el caso de la vela, el ángulo de inclinación era de 10, 20 o 30 grados. En todos los casos, se supuso que el albedo del agua era de 0,07.

«Las comparaciones de los rendimientos energéticos unitarios de CA entre los sistemas verticales con ángulos azimutales variables y los sistemas fotovoltaicos inclinados orientados al sur en Catania y la bahía de Nigg indican una reducción del rendimiento energético de aproximadamente el 9% y un aumento de alrededor del 5%, respectivamente», señalan los académicos. «En esta investigación no se tuvieron en cuenta los efectos de sombreado derivados de las opciones de diseño».

El grupo también explicó que, si bien el impacto del albedo de agua reducido es limitado, beneficia significativamente a latitudes altas por encima de los 40 grados, donde un módulo bifacial vertical con un azimut de 90 grados y albedo ajustado ofrece un rendimiento energético comparable al de un módulo fotovoltaico estándar inclinado a 20 grados.

El sistema se describe en «PVSails: Harnessing Innovation With Vertical Bifacial PV Modules in Floating Photovoltaic Systems» (PVSails: Aprovechamiento de la innovación con módulos fotovoltaicos bifaciales verticales en sistemas fotovoltaicos flotantes), publicado en Progress in Photovoltaics. La investigación corrió a cargo de científicos de la Universidad de Catania (Italia), la empresa de ingeniería Koiné Multimedia SAS, la Universidad de Port-Said (Egipto) y SolarMarine Energy (Irlanda).