Flotante PV

Cambio climático y crisis hídrica

Chile es uno de los países que está siendo más afectado por el Cambio Climático, cumpliendo con siete de los nueve criterios de vulnerabilidad, entre ellos zonas áridas y semiáridas y áreas propensas a sequía y desertificación. La crisis hídrica que ya es una realidad.

Debido a la mala gestión y aumento de demanda de agua, esta crisis puede intensificarse afectando, sobre todo, a la agricultura a lo largo de todo el país, que es el consumidor principal del recurso (88% del agua disponible).

Para asegurar el desarrollo del país en una forma sostenible, es necesario mitigar sus efectos. ¿Cómo?: con la generación de energía limpia y una mayor eficiencia del uso del agua.

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Chile será el único país latinoamericano con estrés hídrico extremadamente alto al año 2040 - World Resources Institute

Paneles Fotovoltaicos sobre el agua

En este contexto, el concepto Flotante PV - que busca instalar paneles fotovoltaicos sobre masas de agua-, no solo tiene el potencial de generar energía limpia, sino también de proteger el agua de la evaporación. Además, Flotante PV promete solucionar el acceso a energía eléctrica en zonas rurales, evitando conflictos con el uso de suelo agrícola.

En sí, un sistema Flotante PV es similar a un sistema fotovoltaico terrestre, diseñado con los mismos componentes, la diferencia radica en que los paneles fotovoltaicos están montados sobre una plataforma que flota en el agua.

Aunque Flotante PV es un concepto innovador, se transformó rápidamente en una tecnología madura y confiable con aplicación comercial a gran escala. Desde el primer proyecto de este tipo en el año 2007 en Japón, pasaron solo 6 años hasta la instalación de la primera planta Flotante PV con capacidad de 1 Megavatio (MW). En el mundo se estima una capacidad total instalada de sistemas flotante PV de 2.6 GW en 2020, y se estima la instalación de 1,6 GW de nueva capacidad flotante PV solo en el año 2021. 

Sinergias

Flotante PV es un concepto integrador y un ambiente especial para la instalación de paneles fotovoltaicos con efectos sinérgicos:

Los estudios realizados demuestran que el mayor impacto observado se refleja en una reducción del 80% de la evaporación del agua. A su vez, el agua tiene un impacto refrescante en los paneles FV, bajando su temperatura en días soleadas y calurosos entre un 5 y 10 °C, permitiendo aumentar la eficiencia de la generación eléctrica.

La instalación sobre el agua igual puede facilitar la limpieza de los paneles FV dado que la disponibilidad de agua es abundante y el recurso no se pierde. Por último, el uso de superficies de agua ayuda a resolver el conflicto de uso de suelo de la energía solar, que requiere 10 m2 de superficie para generar 1 MWh de energía.

Proyecto FIC-R: Construcción de un piloto en la Región Metropolitana

El objetivo principal del proyecto fue demostrar la factibilidad técnica-económica-legal de un piloto Flotante PV generando conocimientos y confianza en el mundo agro. Por lo tanto, se buscó instalar el piloto Flotante PV en un embalse agrícola en la Región Metropolitana para generar energía eléctrica en zonas rurales, sin conflicto por el uso de suelo agrícola y a la misma vez protegiendo el recurso hídrico.

 

 

 

 

 

 

 

El video muestra una panorámica de esta planta piloto ubicada en el embalse Canal de Aguas Hospital, en la comuna de Paine, al sur de la región Metropolitana. 

En el marco del proyecto se instaló un piloto Flotante PV en el embalse de la Comunidad de Agua Canal Hospital (CACH): La planta piloto Flotante PV consta de 30 paneles fotovoltaicos monocristalinos, lo que supone una superficie total de módulos de 66 m2 y una potencia de 16,2 kWp. Los paneles fotovoltaicos están montados de forma fija con una inclinación de 10° hacia el norte en flotadores modulares de polietileno de alta densidad (HDPE) y toda la planta fotovoltaica flotante tiene una superficie de unos 100 m2.

Los paneles fotovoltaicos alimentan dos inversores monofásicos de 7,5 kWp y así generan hasta unos 65 kWh/día o 24 MWh de energía por año. Esta energía permite bombear agua y ahorrar aproximadamente 2.500.000 CLP en comparación con el consumo de energía desde la red.

A la vez, el sistema Flotante PV con una superficie de 100 metros cuadrados protege alrededor de 100.000 litros o 100 m3 de agua de la evaporación cada año.

Como comparación: un ciclo productivo de hortalizas requiere entre 2.000 a 8.000 m3 de agua por hectárea. Considerando un promedio de 5.000 m3/ha, que equivale a 500 litros/m2, se puede irrigar una superficie de 200 metros cuadrados en un ciclo productivo de hortalizas solo con el agua protegida de la evaporación.

El proyecto es financiado por el fondo FIC-R Metropolitano del Gobierno Regional bajo el código BIP: 400026953-0 y cuenta con la colaboración de PUNTO SOLAR, empresa dedicada a servicios completos de ingeniería e instalaciones solares, Andesol, empresa dedicada a la mantención de sistemas fotovoltaicos y DMC Consultores, abogados analizando aspectos legales.

Investigación en evaporación y generación eléctrica

Para entender el impacto que tienen la instalación de paneles fotovoltaicos sobre el agua, hemos equipado el piloto con sensores para medir parámetros microclimáticos. Asi podemos cuantificar el impacto que tiene el piloto en disminución de la evaporación del agua. Los datos también permiten cuantificar el impacto de la refrigeración del agua en los paneles y el aumento de la eficiencia de la generación.

Fraunhofer Chile ayuda a la industria a desarrollar todo el potencial de Flotante PV

La agricultura chilena está basada en el riego y, por lo tanto, se ha hecho más riesgosa en las últimas décadas. Es por eso que, desde el año 2010, la Comisión Nacional de Riego realizó más que 2200 proyectos de construcción, amplificación o rehabilitación de embalses y tranques agrícolas, para asegurar la disponibilidad de agua para el riego en todas las estaciones del año.  Precisamente en estos embalses y tranques se encuentra un gran potencial para generar energía y proteger el agua.

Para desarrollar este potencial, Fraunhofer Chile apoya a la industria y al sector público en la elaboración del concepto Flotante PV y en proyectos concretos. Los servicios que ofrecemos en conjunto con Fraunhofer ISE en Alemania son:

POTENCIAL & CONCEPTO OPERACIÓN
  • Análisis de potencial en base de Información Geográfica (SIG)
  • Estudio de pre-factibilidad y "Digital-Twin"
  • Simulación de luz y rendimiento
  • Estudios de viabilidad económica
  • Finite Element Method (FEM) para evaluar las cargas de viento y oleaje
  • Control específico de FPV
  • Controles de fiabilidad específicos de FPV
  • Evaluación de la lixiviación y liberación de contaminantes
  • Mantenimiento predictivo

Comunicados de prensa y noticias

 

[PV Magazine Latam] Fraunhofer Chile construye un proyecto piloto flotante

El proyecto busca solucionar el acceso a energía eléctrica en zonas rurales, evitar conflictos en uso de suelo agrícola y proteger el recurso hídrico.

 

[Comunicado de Prensa] Fraunhofer Chile y Gobierno Regional entregan planta flotante fotovoltaica a agricultores de Paine

  • Gracias al Fondo FIC-R Met, Fraunhofer Chile desarrolló un módulo piloto de paneles fotovoltaicos flotantes en embalse de la comunidad de Aguas “Hospital”, la cual fue entregada esta semana a los agricultores beneficiados.
 

Webinar Floating PV

¿Buscas soluciones innovadoras para proteger embalses y tranques de agua?. En el Webinar Floating PV: Experiencias y Desafíos se abordaron interesantes presentaciones sobre cómo poder implementar esta tecnología.

 

Consejero alemán visitó plantas pilotos de Agrivoltaico y Flotante PV de Fraunhofer Chile


Invitado por el Centro de Tecnologías para Energía Solar de Fraunhofer Chile (FCR CSET), el Consejero Agrícola de la República Federal de Alemania para Argentina, Chile y Uruguay, Hermann Intemann, acompañado por el Líder de Sistemas Fotovoltaicos de FCR CSET, William Montes...
 

Entrevista efectuada por la Embajada de la República Federal de Alemania en Chile al investigador David Jung como parte de campaña promocional de las actividades de cooperación científica internacional #ChileAlemania. Los proyectos Flotante PV, AgroPV y Urban Farm PV mostrados en las imágenes fueron financiados por el Gobierno Regional Metropolitano y su Fondo FIC-R Códigos BIP 40026953-0, 30449383-0 y 40026953-0 (respectivamente)