La energía flotantevoltaica comienza a sonar con mayor ímpetu en el amplio abanico de las alternativas de generación eléctrica limpia. No es el típico panel solar en grandes extensiones de suelos, ni de techos o azoteas. Esta energía solar flotante salta ahora al mar, a los embalses e incluso a los pantanos. Sus impactos ambientales y sociales están siendo revisados, en medio de una escalada de proyectos a nivel global.
Se espera que la energía fotovoltaica flotante establezca un nuevo mercado mundial para 2026, según Global Industry Analysts (GIA). La previsión es de 4,8 gigavatios (GW) de despliegue para ese año.
El mercado cuenta actualmente con unos 1,6 GW en todo el mundo. Y GIA prevé que se moverá a una tasa de crecimiento anual compuesta del 33,7% para 2026. Se espera que la región de Asia-Pacífico tenga la mayor cuota de mercado, en torno al 60%, siendo China el mercado de más rápido crecimiento del 59,4%. De hecho, ese país cuenta con este tipo de parques solares. También Países Bajos, Filipinas y España, en Extremadura.
Si los objetivos comunes y globales son descarbonizar la electricidad, se necesitará un amplio despliegue de paneles solares, entre otras fuentes, para lograrlo. Para 2050, Estados Unidos podría necesitar hasta 61 000 kilómetros cuadrados de paneles solares, un área más grande que los Países Bajos. Las naciones con escasez de tierras, como Japón y Corea del Sur, podrían tener que dedicar el 5 % de su tierra a granjas solares.
La cuestión de dónde colocar estos paneles no es trivial. Existe una competencia feroz por la tierra que también se necesita para la producción de alimentos y la conservación de la biodiversidad. Una solución emergente es colocar paneles solares en los embalses.
Los alcances de la energía solar flotante
La idea de la energía fotovoltaica flotante es muy prometedora y ha habido un rápido aumento en la instalación y las inversiones. Pero todavía hay muchas incógnitas sobre los impactos ambientales de la tecnología. Junto con sus dimensiones sociales, técnicas y económicas, reseña Nature.
Estos vacíos de conocimiento deben llenarse lo antes posible para evitar prometer demasiado los beneficios de este enfoque. O que su implementación se descarrile por obstáculos imprevistos.
La energía solar ocupa mucho espacio, como el caso del parque fotovoltaico más grande del mundo en la India, que será casi del tamaño de Barcelona (España). Y requiere al menos 20 veces más área que las plantas convencionales de combustibles fósiles para producir un gigavatio (GW) de electricidad. Se han propuesto varios entornos como lugares para instalaciones extensas, cada uno con ventajas y desventajas.
Los desiertos tienen mucho sol y no tienen mucha competencia por el uso de la tierra. Pero incluso allí, hay compensaciones. Los modelos indican que en el Sahara, el color oscuro de grandes franjas de paneles solares alteraría las temperaturas locales. Y también los patrones de flujo de aire global de manera que podrían causar sequías en el Amazonas, pérdida de hielo marino en el Ártico y más.
La energía solar en el desierto de Mojave en el suroeste de EE UU ha reducido la cobertura de cactus que son culturalmente importantes para los nativos. Desde el punto de vista logístico, puede ser difícil llevar energía desde regiones desérticas remotas hasta donde se necesita.
Los campos agrícolas son otra posibilidad prometedora. Pero los investigadores apenas están comenzando a comprender cómo el emparejamiento de paneles solares con cultivos en sistemas ‘agrivoltaicos’ afectará la producción de alimentos. Las azoteas, los aparcamientos y las autopistas también son buenas opciones, pero tienen escala limitada.
La energía solar flotante, ventajas y desventajas
La energía solar flotante en los embalses podría tener muchas ventajas. Los arreglos son simplemente paneles solares convencionales instalados en flotadores que están anclados a través de líneas de amarre.
La proximidad al agua tiende a mantenerlos frescos, lo que hace que los paneles sean aproximadamente un 5 % más eficientes que los que se encuentran en tierra. Los arreglos protegen la superficie del sol y pueden reducir la evaporación. Reteniendo agua para energía hidroeléctrica, agua potable y riego. Los embalses de energía hidroeléctrica ya cuentan con la infraestructura de la red para transportar electricidad a los consumidores, lo que reduce los costos de transmisión.
La combinación de energía solar con hidroeléctrica de almacenamiento por bombeo podría abordar el doble desafío de proporcionar energía cuando la luz solar es débil. Y almacenarla como energía potencial en depósitos cuando la producción de energía solar es alta.
Floatovoltaics también podría reducir la intensidad de carbono (emisiones por unidad de energía producida) de algunas operaciones hidroeléctricas.
Muchas centrales hidroeléctricas son tan bajas en carbono como otras energías renovables. Pero para algunos proyectos se libera tanto metano, de la materia vegetal sumergida en descomposición que pueden emitir tanto carbono por unidad de energía como lo hacen las plantas de energía de combustibles fósiles.
Para algunos de esos sitios, colocar paneles solares en solo el 2% de la superficie del embalse podría duplicar la producción de electricidad. Reduciendo así a la mitad la intensidad de carbono, que es una métrica importante en la política climática.
Por tierra o por mar, los animales resultan afectados
Los paneles de energía solar flotante constituyen, por los momentos, una pequeña parte del panorama de la electricidad. A partir de 2020, la capacidad instalada mundial de energía solar flotante era de solo 3 GW. En comparación con más de 700 GW para los sistemas solares terrestres.
Pero el potencial de expansión es considerable, dada la gran cantidad de embalses en el planeta. Con un área total aproximadamente equivalente a la de Francia. Cubrir el 10 % de los embalses hidroeléctricos del mundo con paneles solares flotantes instalaría casi 4000 GW de capacidad solar. Equivalente a la capacidad de generación de electricidad de todas las plantas de combustibles fósiles en funcionamiento en el mundo.
Actualmente, la energía flotante voltaica es más cara que la terrestre, pero no mucho. A pesar de la inmadurez de este nuevo mercado, el costo de equilibrio de los proyectos solares flotantes es solo entre un 4% y un 8% más alto que el de la energía solar montada en tierra.
El mercado está creciendo rápidamente, con decenas de proyectos en marcha. Uno, programado para completarse en 2024 en Batam, Indonesia. Planea producir 2,2 GW mediante el despliegue de paneles solares en 16 km2 de agua. Casi duplicando la producción mundial de energía flotantevoltaica.
La rápida ampliación de cualquier nueva tecnología energética puede tener consecuencias imprevistas. Las turbinas eólicas, por ejemplo, han dañado a pájaros y murciélagos, y su instalación en alta mar puede crear contaminación acústica para la vida marina. Así como interferir con las migraciones de ballenas y plantear complicaciones para la pesca comercial.
Los países con mayores potenciales
Las compensaciones entre la expansión de la energía solar fotov y los objetivos ambientales, sociales y económicos siguen sin explorarse. Los embalses son ecosistemas artificiales que han sido criticados por una amplia gama de impactos socioambientales no deseados.
Sin embargo, en muchos lugares, también proporcionan hábitats para la vida silvestre y tienen un papel importante en la pesca y la recreación. La gestión de embalses a menudo satisface muchas necesidades además del suministro de agua. Como el control de inundaciones y la energía hidroeléctrica. La presión sobre los múltiples usos de los embalses se intensificará con el cambio climático.
Descuidar estas compensaciones podría aumentar la oposición pública a la energía flotante-voltaica, alargar el proceso de aprobación de impacto ambiental y disuadir a los inversores privados. Esto obstaculizaría el cambio hacia la descarbonización.
Para conocer la dimensión de la energía solar flotante, comparamos el potencial de energía solar de grandes embalses con la demanda nacional proyectada de energía solar adicional para 2050.
Descubrimos que los países de América y África podrían ser los más beneficiados. Incluso una baja cobertura de reservorios por flotatovoltaica debería generar toda la energía solar necesaria para descarbonizar su sector eléctrico. Brasil y Canadá podrían ser puntos críticos. Cada uno de los cuales requiere solo el 5% de cobertura de sus abundantes reservas para satisfacer sus necesidades masivas de energía solar. Brasil implementó en 2021 cambios regulatorios para ayudar a la industria a desarrollarse.
Por el contrario, a las naciones insulares y gran parte de Europa y Oriente Medio les resultará más difícil utilizar la energía flotantevoltaica para satisfacer sus necesidades. Debido a las áreas de reservorio limitadas en las naciones pequeñas o áridas y a la luz solar más débil en las latitudes altas.
Imprecisiones y desconocimiento
En lugares donde la flotación voltaica tiene sentido, la pregunta es cuánto de un depósito dado podría cubrirse antes de que las desventajas superen las ventajas. Más cobertura podría amplificar las dificultades logísticas, la perturbación social y los efectos secundarios ambientales. Incluso una cobertura del 2 % de un reservorio de tamaño mediano de 300 km2 seguiría siendo una huella enorme. Equivalente a aproximadamente una décima parte del área de la granja solar terrestre más grande del mundo, el Parque Solar Bhadla de 2245 MW de la India.
El cambio climático está calentando cuerpos de agua en todo el mundo, con impactos como la proliferación de algas nocivas. Los modeladores han analizado si los sistemas flotante-voltaicos podrían contrarrestar estos efectos en lagos y otros embalses. Descubrieron que pueden hacerlo, pero solo cuando más de la mitad de la superficie del agua está cubierta. Es necesario aprender más sobre las consecuencias para los procesos físicos, químicos y biológicos. La calidad del agua potable, la biota acuática, la vida silvestre terrestre y los ecosistemas río abajo.
Dar sombra a una gran parte de un embalse podría desencadenar efectos en cascada. La reducción de la luz dificulta el florecimiento de los organismos fotosintéticos, como las plantas acuáticas y el fitoplancton. Y esto podría ser beneficioso en los embalses contaminados por nutrientes donde proliferan las algas nocivas.
Sin embargo, la producción reducida de oxígeno podría dañar a los peces y otros animales. El agotamiento extremo de oxígeno favorecería a las bacterias productoras de metano, lo que podría contrarrestar los beneficios de la descarbonización. Si la cobertura de paneles solares es baja, estos efectos probablemente serán menores. Pero no se sabe exactamente qué tan severo será un tipo particular de impacto.
Mucha investigación por delante
Se necesitan estudios de campo a gran escala para evaluar la respuesta de los ecosistemas a la cobertura de la energía solar flotante. Aunque se han implementado en varios sitios de prueba, como el banco de pruebas del embalse de Tengeh en Singapur, la mayoría de los esfuerzos de investigación se centran más en la viabilidad de la ingeniería que en la ecología.
Los usos sociales de los embalses también podrían verse comprometidos por la energía flotantevoltaica. Si un proyecto interfiere con una pesquería, podría socavar los medios de subsistencia de las poblaciones ya afectadas por la construcción de embalses. Por ejemplo, el lago Kariba, en la frontera entre Zambia y Zimbabue, alberga la pesquería de embalse más productiva del mundo Y los aparejos de pesca artesanales que se utilizan para recolectar sardinas allí serían difíciles de desplegar cerca o debajo de grandes conjuntos de flotadores. También es difícil predecir cómo responderían al sombreado las redes alimentarias que sustentan la pesca.
Los paneles solares flotantes podrían estropear el paisaje y frenar el uso recreativo de los embalses, lo que provocaría caídas en los precios de las propiedades locales. Por lo tanto, los desarrolladores de flotatovoltaica probablemente enfrentarán la resistencia de los terratenientes cercanos. Los científicos sociales deberían catalogar tales preocupaciones y determinar las condiciones que harían que los proyectos de flotación voltaica fueran aceptables para el público.
Desafíos operativos
Los retos técnicos podrían aumentar los costos para los desarrolladores. Es probable que la contaminación biológica de los paneles por heces de aves y biopelículas microbianas sea más problemática sobre el agua que sobre la tierra. Y podría reducir la producción fotovoltaica. Puede ser necesaria una limpieza frecuente, lo que requiere un acceso fácil y seguro a los paneles que proveen energía solar flotante.
Las inclemencias del tiempo son otro factor. En latitudes altas, la formación y ruptura de la capa de hielo crea fuerzas grandes e impredecibles. Genera desafíos operativos y de mantenimiento, como es el caso de un sistema flotantevoltaico construido en la provincia de Heilongjiang, en China. En regiones golpeadas por ciclones tropicales, los fuertes vientos pueden crear olas y causar daños.
En 2019, un tifón golpeó un proyecto flotantevoltaico en la presa de Yamakura en Japón, los paneles se amontonaron en el viento y encendieron un fuego.
Los niveles de agua variables también pueden ser un desafío. Por ejemplo, los lagos Mead y Powell se encuentran a más de 40 metros por debajo de sus niveles máximos. Luego de sequías persistentes en el suroeste de Estados Unidos. Tales fluctuaciones podrían verse exacerbadas por el cambio climático. Las necesidades de suministro de agua potable e irrigación probablemente anularían el deseo de mantener niveles estables de agua para la energía flotantevoltaica. Las soluciones de ingeniería deben desarrollarse y tenerse en cuenta en los costos del proyecto.
Los planes para abordar estos problemas deben hacerse públicos para que la industria y la sociedad puedan avanzar rápidamente hacia prácticas mutuamente aceptables. La transparencia también impulsaría la confianza de los inversores. Los investigadores necesitan modelar los costos dadas las condiciones en cada sitio y documentar los resultados después de que los proyectos grandes entren en funcionamiento.
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