Paneles solares y clima: los retos del calentamiento global

Aumento de la temperatura global. Aumento del nivel del mar. Pérdida de biodiversidad. Cambios significativos en las precipitaciones. Y, sobre todo, un aumento de los fenómenos meteorológicos extremos. El cambio climático y los grandes y complejos retos que plantea a la humanidad requieren resiliencia. En la forma de reaccionar, pensar y construir. Y en generar energía limpia y sostenible a pesar de tantos obstáculos. De hecho, las temperaturas extremas, las tormentas imprevistas y violentas o los tornados no sólo tienen un impacto devastador en el planeta, sino también en las instalaciones que sirven principalmente para combatirlos. Pensemos, por ejemplo, en los paneles fotovoltaicos, módulos necesarios para convertir la luz solar en energía, colocados en campo abierto o en los tejados de los edificios, expuestos a condiciones meteorológicas adversas. ¿Pueden, también estos, ser resilientes? ¿Pueden resistir los efectos impredecibles de los cambios que intentan combatir y contener?

En estas condiciones, los riesgos son muchos y bien conocidos.

«Los módulos fotovoltaicos están diseñados para soportar vientos moderados, pero vientos extremadamente fuertes o tornados pueden causar daños físicos, como su rotura o extracción del soporte. En presencia de lluvias torrenciales, pueden producirse daños estructurales en los paneles, los montantes y las estructuras de soporte. En caso de rayos, a pesar de los sistemas de protección, se pueden generar picos de tensión e interferencias electromagnéticas en la red eléctrica o en los instrumentos de control como inversores o sensores», explica Cosimo Gerardi, CTO de 3SUN, que siempre ha estado a la cabeza en la fabricación de módulos fotovoltaicos que respondan a las necesidades y desafíos que plantea el calentamiento global.

«A su vez, en climas particularmente fríos, la acumulación de nieve o hielo en los paneles solares, además de reducir temporalmente la eficiencia, a la larga corren el riesgo de deformar o agrietar los módulos, lo que provocaría problemas de funcionamiento y, por lo tanto, su sustitución. En áreas propensas a sufrir sequías o tormentas de polvo, los paneles solares pueden acumular mayor cantidad de polvo y suciedad, lo que reduce la cantidad de luz solar que llega a las celdas fotovoltaicas y, por tanto, su eficiencia. Lo mismo ocurre en zonas con un alto nivel de humedad que, además de la acumulación de suciedad, puede provocar la proliferación de moho, hongos y musgo que reduce con el paso del tiempo el rendimiento de los módulos». Sin olvidar el calor extremo. «Durante olas de calor prolongadas, los módulos fotovoltaicos pueden sufrir una reducción de la eficiencia de conversión y un envejecimiento de los materiales. De hecho, las altas temperaturas actúan sobre parámetros específicos. Por ejemplo, la tensión de circuito abierto del módulo disminuye a medida que aumenta la temperatura, mientras que la corriente de cortocircuito, en cambio, aumenta, provocando en ocasiones un desacoplamiento con el inversor. La consecuencia de ello es una disminución de la eficiencia y la degradación de los materiales de construcción del panel».  El aumento de la temperatura del suelo debido al aumento de la temperatura media, además de contribuir a que se produzcan fenómenos de sequía, puede influir en la disponibilidad del agua necesaria para la limpieza de los paneles solares, con el consiguiente establecimiento de una especie de círculo vicioso en el que la limpieza requiere más energía, aumentando aún más las emisiones de gases de efecto invernadero.

La palabra clave es innovación.

«Revestimientos especiales o materiales con propiedades autolimpiantes y tecnológicamente innovadores pueden ayudar a mantener los paneles más limpios y, por lo tanto, más eficientes. Además, estamos avanzando hacia la integración de robots inteligentes que puedan limpiar periódicamente los módulos fotovoltaicos y, de esta forma, ahorrar agua», explica Gerardi, señalando que los fabricantes de módulos fotovoltaicos deben centrarse en la investigación para afrontar de forma más eficaz las condiciones climáticas extremas. Empezando por el estudio de sistemas de refrigeración por agua o aire, el uso de materiales más resistentes a la intemperie y al deterioro causado por condiciones climáticas adversas o la implementación de sistemas de monitorización de última generación, basados en sensores y en la inteligencia artificial.

En 3SUN ya nos hemos adaptado a estas necesidades. Los módulos 3SUN están diseñados para funcionar en un amplio intervalo de temperaturas, desde muy bajas hasta muy altas. En condiciones climáticas caracterizadas por abundantes nevadas o lluvias intensas, su estructura tiene capacidad para resistir el peso de la nieve acumulada hasta 5400 Pa, resisten fuertes rachas de viento hasta una presión equivalente a 2400 Pa y los materiales utilizados pueden resistir golpes, vibraciones y otras tensiones mecánicas causadas por condiciones climáticas extremas. En ambientes con elevado nivel de humedad o exposición a agentes corrosivos, como la sal en zonas costeras, resisten la corrosión. Incluso en condiciones de iluminación escasa, mantienen una eficiencia energética relativamente alta, gracias al proceso de fabricación CORE-H basado en el desarrollo de la tecnología de heterounión bifacial (HJT o SHJ) diseñada para aprovechar al máximo tanto la luz que refleja el suelo como la que difunde. Por último, sus rigurosos estándares de calidad y trazabilidad garantizan gran fiabilidad en situaciones adversas.

Investigación y desarrollo para superar todos los retos

La filosofía de 3SUN siempre se ha basado en invertir en investigación y desarrollo para crear nuevas tecnologías e ideas destinadas a mejorar los módulos fotovoltaicos en cuanto a duración, resistencia, fiabilidad, eficiencia y estética. El objetivo de 3SUN, también en colaboración con numerosos centros de investigación internacionales, es experimentar con nuevos materiales tanto en lo que respecta a las celdas como a los módulos, como la perovskita semiconductora que, acoplada al silicio, aumenta la eficiencia básica de la celda solar, con el objetivo de que el producto final sea más ligero y resistente al mismo tiempo. Los vidrios templados, por ejemplo, más finos y texturizados para reducir el impacto de la suciedad depositada, o encapsulantes poliméricos menos permeables a la humedad y con mayor adherencia de las distintas capas del módulo para evitar posibles delaminaciones. Además de celdas más finas y flexibles para evitar fenómenos de rotura y mejorar la vida útil del producto y las mejores soluciones en cuanto a estructuras, materiales y electrónica aplicada al módulo.

«Todas las ideas (o prototipos) se comprueban y se someten a ensayo para cumplir con las normas vigentes y garantizar al mercado el mejor producto», concluye Gerardi. 3SUN, en definitiva, apuesta por la calidad, porque es la calidad del módulo fotovoltaico la que marca una diferencia significativa en la reducción del impacto del cambio climático.