Un grupo de investigación liderado por científicos de la Universidad Normal de Tianjin, en China, ha utilizado imágenes satelitales para revelar el rápido desarrollo de la fotovoltaica sobre agua (WPV, por sus siglas en inglés) a nivel global en los últimos 20 años.
La WPV comprende tanto sistemas fotovoltaicos flotantes como plantas fotovoltaicas instaladas sobre estructuras fijas en aguas poco profundas.
Para la tarea, el equipo desarrolló un método de teledetección basado en índices, al que denominaron índice fotovoltaico de diferencia normalizada (NDPI, por sus siglas en inglés). Los métodos basados en índices son fórmulas matemáticas que identifican características del terreno a partir de índices espectrales, calculados usando diferentes bandas de luz captadas por satélites.
“En comparación con los enfoques tradicionales de umbral y aprendizaje automático, los métodos basados en índices se fundamentan en las características universales de los objetos objetivo, ofreciendo mayor adaptabilidad a las variaciones en las condiciones ambientales”, señalaron los académicos. “Además, los métodos basados en índices proporcionan soluciones más rápidas y flexibles para el mapeo y actualización de información WPV, ya que responden directamente a las características espectrales de los objetos objetivo. Por otra parte, los conjuntos WPV, normalmente ubicados sobre superficies de agua, presentan menor susceptibilidad a perturbaciones ambientales en comparación con las plantas fotovoltaicas terrestres”.
Para crear su método NDPI, los investigadores analizaron 5.000 sitios en todo el mundo a través de Google Earth. Las muestras se dividieron en cinco tipos de cobertura del suelo: suelo desnudo, superficie impermeable, vegetación, agua y fotovoltaica. Según el análisis de las imágenes, los paneles solares reflejan más luz infrarroja de onda corta (SWIR1) que la mayoría de las superficies y reflejan menos luz visible e infrarroja cercana (NIR) que la tierra o el agua.
A partir de estos hallazgos, el equipo pudo diseñar fórmulas que detectan paneles solares sobre el agua. Luego, el método se verificó en más de 1.000 instalaciones WPV, logrando una precisión (OA) para la distribución espacial y la fecha de instalación de 0,935 y 0,927, respectivamente. “En general, las fechas de instalación de WPV mostraron alta precisión, con valores de precisión de usuario (UA), precisión de productor (PA) y F-score superiores a 0,9 para todos los años excepto 2012 y 2013”, indicaron.
Una vez verificado el método, los científicos lo aplicaron a imágenes de 2023 del sensor satelital Sentinel-2 MSI de la Agencia Espacial Europea (ESA). Utilizando imágenes de 2000-2023 del satélite Landsat de la NASA, el equipo probó el NDPI para tendencias de fechas de instalación.
“El área global de WPV alcanzó los 589,14 km² en 2023. Cabe destacar que el crecimiento global de WPV se aceleró significativamente después de 2015, con una tasa anual de crecimiento de 56,06 km² por año, casi diez veces la del periodo 2000–2015 (5,98 km² por año)”, muestran los resultados. “El desarrollo de WPV ha sido particularmente rápido en Asia, impulsado principalmente por China. En 2023, el área WPV en China llegó a 472,92 km², representando más del 80% del total mundial”.
El análisis reveló que Asia es el principal contribuyente a la WPV global, representando más del 97% del área WPV, seguida de América del Norte con un 1,569%, mientras que todos los demás continentes suman aproximadamente el 1% combinado. Si bien China es el principal contribuyente, con un área WPV de 472,92 km², Tailandia y Vietnam emergen como áreas clave, superando cada una los 20 km².
“En China, el apoyo político ha acelerado notablemente el desarrollo de WPV, con el área WPV aumentando de 104,89 km² en 2016 a 472,92 km² en 2023”, señalaron. “Aparte de China, el área WPV en Vietnam también creció de 6,17 km² en 2017 a 24,24 km² en 2023, y el área WPV en Tailandia casi se triplicó respecto al año anterior hasta 2023. En Europa y América del Norte, las áreas WPV también continúan mostrando una tendencia al alza, con una aceleración significativa entre 2005 y 2009”.
Al concluir su investigación, el equipo afirmó que estima la capacidad instalada global de WPV en 21,18 GW, con proyecciones que sugieren que podría alcanzar los 35,64 GW para 2030.
Sus hallazgos se presentaron en “Satellite images reveal rapid development of global water-based photovoltaic over the past 20 years” (Las imágenes satelitales revelan un rápido desarrollo de la energía fotovoltaica basada en agua a nivel mundial en los últimos 20 años), publicado en el International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation.
Científicos de la Universidad Normal de Tianjin, la Universidad de Tecnología de Henan, el Laboratorio de Tecnología Láser Avanzada de la provincia de Anhui, la Universidad Agrícola y Forestal de Fujian, la Universidad de Zhejiang y la Encuesta Nacional de Finlandia participaron en el proyecto de investigación.
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