Módulos solares bifaciales: Un proyecto de prueba para el futuro de la tecnología

GOLDBECK SOLAR tiene la pretensión de ser el mejor proveedor de sistemas solares en Europa. La compañía EPC de Hirschberg está constantemente desarrollando la tecnología con sus socios. Por ejemplo, con un ensayo a gran escala de módulos bifaciales en el parque solar de Akadyr, Kazajstán. Los resultados proporcionan una base para la comparabilidad de la nueva tecnología.

Solarpark Akadyr, Karaganda, Kazakhstan

Incluso los antiguos egipcios reconocieron el enorme potencial del sol y, por ejemplo, alinearon sus puertas de manera que el caliente sol del mediodía no calentara adicionalmente el espacio vital. Hoy en día, gracias a los desarrollos técnicos de los tiempos modernos, la radiación solar se utiliza específicamente para la generación de electricidad y calor. Una alternativa a los métodos de generación de energía ambientalmente dañinos y riesgosos. El físico francés Henry Becquerel sentó las bases de la tecnología solar hace casi 200 años. Sobre esta base se desarrollaron las células solares de silicio que se utilizan hoy en día, que se utilizan para generar energía solar y que ahora se pueden encontrar en numerosas superficies de tejados. GOLDBECK SOLAR también utiliza los módulos para sus numerosos proyectos solares en todo el mundo.

Parque solar de Akadyr con 76 MW

Sin embargo, el desarrollo de los módulos solares está lejos de llegar a su fin. GOLDBECK SOLAR se dedica constantemente al desarrollo de soluciones técnicas. Por lo tanto, al ampliar el proyecto en Akadyr (Kazajstán), la empresa EPC aprovechó con gusto la oportunidad de probar módulos bifaciales o de doble cara. Debido a sus condiciones vegetativas y climáticas, Kazajstán es un país popular para proyectos solares. Por lo tanto, para GOLDBECK SOLAR, el parque solar de Akadyr no fue el primer proyecto en Kazajstán.

El experto en energía solar ya ha llevado a cabo la construcción de la primera planta, que se construyó en 2019 y se puso en marcha con una capacidad de 50 MW. Cuando se adjudicó el contrato para la segunda fase de construcción, GOLDBECK también se hizo cargo de la ampliación de la central de energía solar situada en la región de Karaganda (Kazajstán) en otros 26 MW. La ampliación del proyecto se completó en junio de 2020, de modo que la planta entera de Akadyr tiene ahora una capacidad total de 76 MW. Las especificaciones técnicas de la segunda fase de construcción se optimizaron para el uso de módulos bifaciales. GOLDBECK SOLAR tiene la intención de probar la eficiencia de los módulos solares bifaciales en el transcurso del próximo año y utilizar esta información para proporcionar información sólida para el futuro desarrollo de la tecnología.

Die Flagge von Kasachstan und von Deutschland vor Solarmodulen

Falta de experiencia con módulos solares bifaciales

Las células solares bifaciales o de doble cara han sido probadas durante algún tiempo. Los investigadores esperan que esto conduzca a módulos solares más eficientes. Esto se debe a que los módulos de doble cara se supone que absorben la luz tanto en la parte delantera como en la trasera. Esto aumenta la eficiencia de varias maneras. Por un lado, los módulos solares bifaciales pueden captar la luz solar directa en la parte delantera, así como la radiación indirecta en la parte trasera, frente a los fondos difusamente reflectantes como la arena ligera. Por otro lado, con elementos estacionarios, la radiación solar errante puede ser utilizada durante todo el día. Esto resulta en un mayor rendimiento energético de los módulos solares.

Aunque los módulos de doble cara han estado aumentando durante un buen año, la demanda es todavía relativamente escasa, especialmente en Europa. Esto se debe a que en muchos casos todavía hay una falta de experiencia con esta nueva tecnología y a menudo no hay ejemplos de aplicación concreta. Además, los expertos aún no han podido ponerse de acuerdo sobre los datos y procedimientos de prueba normalizados. Por lo tanto, los planificadores pueden confiar casi exclusivamente en las previsiones de los fabricantes. Por otra parte, todavía no hay una verdadera comparabilidad entre los proyectos ya realizados. La eficiencia económica real también es todavía cuestionable.

Sin embargo, ya hay un mayor interés en los módulos solares bifaciales en regiones individuales del Oriente Medio y en Asia. Esto se debe principalmente al hecho de que en estas regiones se están construyendo grandes plantas de espacio abierto en regiones desérticas. El proyecto de Akadyr es uno de ellos.

Creando una mayor comparabilidad

Las condiciones geográficas y climáticas de Akadyr eran ideales para que GOLDBECK SOLAR probara este tipo de módulo. La empresa EPC con sede en Hirschberg también persigue el objetivo de lograr una mejor base y una mayor comparabilidad de las células solares bifaciales y los módulos estándar a través de la instalación de prueba en Akadyr. Por lo tanto, GOLDBECK SOLAR quiere impulsar el desarrollo de la industria solar ya ahora.

En el marco del proyecto Akadyr, el uso de las células bifaciales y la instalación de seis inversores de 630 kVA no supuso ningún cambio en la configuración desde el punto de vista eléctrico, pero el ángulo y la altura de la subestructura difirieron debido a la orientación hacia los módulos de doble cara.

Debido a los diferentes ángulos de inclinación y alturas, el objetivo principal es observar cómo estos afectan a la eficiencia de los módulos y dónde se encuentra el óptimo.

La configuración de los inversores era la siguiente:

Inversor Nr. 1:
1530 Módulos / 435 Wp / Standard monokristallin / 30° / 0,8m Bodenfreiheit
Inversor Nr. 2:
1530 Módulos / 435 Wp / bifacial monokristallin / 30° / 0,8m Bodenfreiheit
Inversor Nr. 3:
1530 Módulos / 435 Wp / Standard monokristallin / 30° / 1,2m Bodenfreiheit
Inversor Nr. 4:
1530 Módulos / 435 Wp / bifacial monokristallin / 30° / 1,2m Bodenfreiheit
Inversor Nr. 5:
1530 Módulos/ 435 Wp / Standard monokristallin / 25° / 0,8m Bodenfreiheit
Inversor Nr. 6:
1530 Módulos / 435 Wp / bifacial monokristallin / 25° / 0,8m Bodenfreiheit

Sofisticada estructura de suelo para módulos solares bifaciales

En el caso de la estructura montada en el suelo, los directores del proyecto se centraron en la creación de un diseño de sistema que maximizara las ganancias bifaciales. Para lograrlo, se debían evitar los efectos de sombreado en la parte posterior de los módulos. El sistema de inclinación fija bifacial Sigma IIST de Mounting Systems fue exactamente la solución correcta para cumplir con estos requisitos. Esto se debe a que es extremadamente adaptable y por lo tanto permite un diseño completamente específico para el cliente.

Especialmente para el proyecto Akadyr, esto significaba que el ángulo de inclinación del sistema y la distancia al suelo eran altos. Por un lado, esto significaba adaptarse al entorno local y, por otro, maximizar el beneficio bifacial de los módulos dispuestos verticalmente. Los rieles horizontales se colocaron a lo largo de los espacios de la caja de empalme de los módulos medio cortados de tal manera que se pudiera evitar el sombreado en la parte posterior de los módulos.

Debido a las diferentes configuraciones de la subestructura en la zona de pruebas, que se montan con módulos tanto estándar como bifaciales, fue posible posteriormente realizar una comparación directa del rendimiento. De esta manera fue posible calcular la ganancia exacta de las células bifaciales y el efecto de la distancia al suelo y el ángulo en el rendimiento de la energía solar.

Amplia recopilación de datos

Además, cada zona tendrá piranómetros de la clase secundaria que miden no sólo la luz directa en la parte delantera sino también la luz difusa en la parte trasera para obtener datos sobre la irradiación y la luz difusa. La información así obtenida puede entonces ponerse en contexto con la producción de energía medida. Los piranómetros traseros se colocan en el centro de cada fila de módulos de manera que también miden la diferencia de intensidad luminosa en las filas superior e inferior del sistema.

Las diversas mediciones permitirán, en última instancia, obtener todos los datos necesarios para hacer una evaluación sólida del éxito del proyecto de ensayo. Sin embargo, no será posible reducir completamente todas las incertidumbres con simples instrumentos de vigilancia. Un ejemplo es el sombreado de la fila inferior.

Comparando la luz medida en la parte posterior de los módulos con la potencia de la zona frontal, se puede esperar una mayor ganancia en las filas superiores, ya que una luz más difusa podría llegar a los módulos más altos mientras que el resto está a la sombra. Basándose en los datos de las mediciones finales, GOLDBECK SOLAR podrá hacer mejoras técnicas en la instalación para que tales pérdidas se reduzcan al mínimo.

Desafíos que dominan los módulos bifaciales

Con el proyecto de prueba en Akadyr, GOLDBECK SOLAR quiere crear una sólida base de evaluación para el futuro uso de módulos bifaciales en diversas condiciones. La planta solar de la región de Karaganda en Kazajstán es muy adecuada para este propósito, ya que la vegetación muy baja en verano no cambia masivamente el albedo. Al mismo tiempo, el invierno con casi cinco meses de nieve constante permite un análisis detallado del efecto del albedo en el beneficio que ofrecen los módulos bifaciales en comparación con los módulos estándar.

Sin embargo, hay un gran desafío para el proyecto en Akadyr. Con fluctuaciones de temperatura de -50°C a +50°C, el clima es un factor importante que tuvo que ser tenido en cuenta durante la planificación e instalación del sistema. Para resolver este problema, se instaló en la subestructura una junta de expansión térmica especialmente diseñada. De esta manera, las piezas de acero y los rieles tienen suficiente espacio y flexibilidad para evitar cualquier daño a los componentes y asegurar las bifacilidades.

Actualmente el proyecto único

Con la Central Eléctrica Akadyr, GOLDBECK SOLAR ha creado una oportunidad única para comparar el rendimiento de los módulos de una y dos caras con diferentes ángulos de inclinación y alturas libres en base a un inversor individual. Esto se debe a que la planta de energía solar es actualmente el único sistema conocido de este tamaño que puede hacer exactamente esto. Dentro de un año será posible lograr resultados comparativos iniciales, teniendo en cuenta los parámetros adicionales relativos a la temperatura y las condiciones ambientales en Kazajstán en verano e invierno.

GOLDBECK SOLAR pretende así estar a la altura de su afirmación de ser el mejor proveedor de energía solar en Europa. Para ello, la empresa invierte constantemente en análisis técnicos de los diversos componentes utilizados en sus propios sistemas solares, para poder ofrecer también a sus clientes las mejores soluciones técnicas posibles basadas en el análisis y la investigación constantes a lo largo de 20 años. La planta de Akadyr es sólo uno de los muchos proyectos que el experto en energía solar ha llevado a cabo en las últimas dos décadas. Sin embargo, probar los módulos solares bifaciales en el sitio de Akadyr hace que el proyecto sea ciertamente uno de los más emocionantes.

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