Un grupo de investigadores de la Universidad de Strathclyde, en Escocia, ha propuesto un nuevo concepto de parques fotovoltaicos flotantes (FPV, por sus siglas en inglés) con estructura de tipo telaraña.
La viabilidad técnica del diseño se analizó utilizando el modelo de Morison, un método empleado habitualmente para evaluar las cargas de las olas en el diseño de plataformas petroleras y otras estructuras marinas. Se examinaron diversas configuraciones de FPV para evaluar los efectos de las cargas ambientales y otros parámetros.
“El concepto flotante tipo telaraña para FPV propuesto en nuestro artículo es una solución basada en la naturaleza, inspirada en las telarañas, que construye de manera innovadora un gran marco elástico sobre la superficie del océano para albergar plantas solares modularizadas”, explicó a pv magazine el coautor principal Zhi-Ming Yuan. “Las notables características de las telarañas, como el bajo costo de material, la alta tolerancia a daños, la resistencia a cargas de impacto y la buena reparabilidad, son exactamente lo que necesitamos desesperadamente para la próxima generación de parques solares flotantes marinos”.
Los investigadores propusieron dos conceptos de diseño según el tipo de estructura de red. El primero emplea marcos formados por líneas tanto en espiral como radiales, lo que permite que el sistema se deforme con las olas como una estructura unificada. La configuración alternativa consiste en desplegar el sistema entre torres de aerogeneradores marinos, que proporcionan soporte estructural para la red. En ambos diseños, la matriz fotovoltaica presenta una disposición cuadrada.
“Como componentes principales de soporte, se utilizan cuerdas elásticas para crear un marco flexible de red, de modo que las olas en mar abierto sean absorbidas mediante la deformación elástica del marco”, afirmó Yuan. “El novedoso concepto tiene un gran potencial para escalarse en tamaño y capacidad, desde varios megavatios hasta gigavatios, para adaptarse a diferentes aplicaciones marinas”.
Para analizar la distribución de cargas en las cuerdas, los investigadores emplearon la herramienta de simulación Riflex, utilizada para el análisis estático y dinámico de estructuras marinas esbeltas. El estudio se centró en matrices fotovoltaicas con configuraciones de 1 × 1, 2 × 1, 3 × 1 y 3 × 3 módulos. Cada módulo medía 2 metros de largo y ancho, con una altura de 0,8 metros y un espacio de 1 metro entre módulos.
Las cuerdas sintéticas utilizadas en las simulaciones tenían una densidad del material de 1,65 kg·m⁻¹ en agua, un diámetro de 38 mm y una resistencia mínima a la rotura de 219 kN. Las direcciones de las olas analizadas fueron de 0°, 22,5°, 45°, 67,5° y 90°, con longitudes de onda que iban de 50 a 200 metros. También se simuló un escenario de fallo de cuerda.
“El resultado más sorprendente es que la fase del movimiento de los módulos fotovoltaicos flotantes es más importante que la amplitud del movimiento. Cuando llegan olas largas y grandes, los módulos solares instalados sobre el marco flexible de red, compuesto por líneas en espiral y radiales, se deforman con las olas como una estructura unificada”, explicó Zhi-Ming. “El ángulo de fase de los movimientos entre módulos adyacentes es muy pequeño, lo que sugiere un movimiento relativo insignificante entre ellos. Esto implica que el sistema transfiere las cargas de forma elegante: bailando con las olas en lugar de oponerse a ellas. Esto evitaría ‘cargas bruscas’ en las cuerdas y flotadores, logrando así una excelente supervivencia en condiciones de mar abierto”.
Para las configuraciones de 1 × 1, 2 × 1 y 3 × 1 módulos, tanto el movimiento como las respuestas de tensión en las cuerdas mostraron un rendimiento similar bajo diferentes longitudes de onda. Sin embargo, en la matriz de 3 × 3 módulos, cuando la dirección de propagación de las olas se alineó paralela a alguna de las cuerdas, la distribución de tensiones resultante se volvió muy desequilibrada, aumentando significativamente el riesgo de fallo.
“El diseño e investigación de este parque fotovoltaico flotante tipo telaraña aún se encuentran en una etapa inicial de prueba de concepto. El equipo de Strathclyde está promoviendo activamente la comercialización de este concepto y tecnología de tipo telaraña”, concluyó Zhi-Ming. “Están trabajando con otros socios académicos e industriales en Europa, incluidos Seaflex, Sperra y Sunsurf, para formar asociaciones y consorcios con el fin de solicitar financiación de la Unión Europea. Si tenemos éxito, elevaremos el nivel de madurez tecnológica (TRL) a 4 en los próximos 3 años”.
El sistema se describió en “A New Web-Type Concept of Floating Photovoltaic Farms in Open Sea Environment” (Un nuevo concepto de tipo web de parques fotovoltaicos flotantes en mar abierto), publicado en Engineering.
Este contenido está protegido por derechos de autor y no se puede reutilizar. Si desea cooperar con nosotros y desea reutilizar parte de nuestro contenido, contacte: editors@pv-magazine.com.
Al enviar este formulario, usted acepta que pv magazine utilice sus datos con el fin de publicar su comentario.
Sus datos personales solo se divulgarán o transmitirán a terceros para evitar el filtrado de spam o si es necesario para el mantenimiento técnico del sitio web. Cualquier otra transferencia a terceros no tendrá lugar a menos que esté justificada sobre la base de las regulaciones de protección de datos aplicables o si pv magazine está legalmente obligado a hacerlo.
Puede revocar este consentimiento en cualquier momento con efecto para el futuro, en cuyo caso sus datos personales se eliminarán inmediatamente. De lo contrario, sus datos serán eliminados cuando pv magazine haya procesado su solicitud o si se ha cumplido el propósito del almacenamiento de datos.
Puede encontrar más información sobre privacidad de datos en nuestra Política de protección de datos.