Se necesita más investigación y datos de campo para respaldar la instalación de sistemas fotovoltaicos en partes del mundo con climas más desafiantes, según el último informe del IEA-PVPS.
El informe de la Tarea 13 “Optimisation of Photovoltaic Systems for Different Climates» (Optimización de sistemas fotovoltaicos para diferentes climas) cubre orientación para mejorar la confiabilidad y el rendimiento de los sistemas solares instalados en climas que incluyen áreas frías y nevadas, climas cálidos y secos y regiones tropicales.
Afirma que a medida que la implantación global de la fotovoltaica se acelera, las instalaciones se ubican cada vez más en entornos más desafiantes, con tales instalaciones introduciendo riesgos únicos para la durabilidad del sistema que requieren diseños adaptados y enfoques específicos para cada clima.
Hasta la fecha, el uso de módulos solares optimizados para el clima sigue siendo limitado. El informe explica que en la mayoría de los casos existentes, se están utilizando productos estándar en entornos más duros, con la tendencia global hacia módulos más grandes que usan vidrio más delgado como parte del impulso para módulos más baratos resultando inadecuada para climas más desafiantes.
El análisis de IEA-PVPS dice que las temperaturas más bajas asociadas con climas fríos y nevados pueden mejorar la eficiencia de un módulo y ralentizar las reacciones de degradación química de los materiales. Sin embargo, estas temperaturas también pueden exponer los módulos y los componentes del sistema a degradación física y termomecánica adicional, lo que lleva a fallas en el sistema. La nieve también puede provocar una sobrecarga de los módulos.
El informe recomienda sistemas de alta inclinación con suficiente separación del suelo, así como cercas, para evitar la acumulación de nieve, para ayudar a minimizar las pérdidas en condiciones de nieve. Agrega que los módulos pueden optimizarse para condiciones de nieve a través de vidrio más grueso, el uso de células tolerantes a microgrietas, encapsulantes y marcos especiales.
Si bien la investigación sobre las propiedades de los encapsulantes, la resistencia a los rayos UV y los métodos innovadores para limpiar la nieve ha mostrado resultados prometedores hasta la fecha, el informe señala que la experiencia de campo con módulos fotovoltaicos y estructuras de montaje optimizados para el clima es “aún muy limitada”.
En condiciones cálidas y secas, IEA-PVPS dice que los principales factores de estrés para los sistemas fotovoltaicos son la suciedad, las altas temperaturas y el ciclo térmico. Mientras tanto, la niebla salina, la intensa irradiación UV y los vientos fuertes también pueden afectar algunas ubicaciones.
Se recomiendan módulos con bajo coeficiente de temperatura con encapsulantes alternativos y materiales resistentes a los rayos UV y al calor para mejorar la durabilidad de los sistemas en climas cálidos y secos. IEA-PVPS agrega que las soluciones de enfriamiento, como placas de dispersión de calor, aletas enfriadas por aire y materiales de cambio de fase, siguen siendo en gran medida no comercializadas. “El monitoreo continuo del rendimiento y del medio ambiente a través de una combinación de métodos manuales y automatizados es crucial para abordar las ineficiencias relacionadas con el envejecimiento”, agrega el informe.
En condiciones cálidas y húmedas, IEA-PVPS dice que las temperaturas consistentemente altas y los altos niveles de humedad en el aire pueden provocar corrosión y degradación de los módulos y componentes fotovoltaicos. Mientras tanto, la alta humedad también puede provocar una mayor adhesión del polvo y el crecimiento biológico, con impactos sustanciales en los rendimientos energéticos.
IEA-PVPS dice que diseñar módulos para regiones tropicales requiere encapsulantes resistentes a la humedad, marcos a prueba de corrosión y componentes estables a los rayos UV. Afirma que implementar programas regulares de limpieza, particularmente durante los períodos secos y para áreas con suciedad apelmazada por lluvias frecuentes o contaminación biológica, reduce las pérdidas por suciedad y prolonga la vida útil.
El informe concluye que, independientemente de la ubicación, la mitigación de los factores de estrés específicos del clima comienza con la selección del sitio y continúa durante toda la vida útil de los sistemas. También señala que la identificación de los factores de estrés y su impacto debe realizarse lo antes posible.
IEA-PVPS dice que otras limitaciones que actualmente impiden la adopción de módulos fotovoltaicos específicos para el clima incluyen el precio, la disponibilidad y los contratos de trabajo existentes.
IEA PVPS presentó recientemente SolarStations.org, un catálogo global de estaciones de monitoreo de irradiancia solar diseñado para investigadores, desarrolladores y responsables de políticas.
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