Revamping y repowering de la energía solar fotovoltaica: Desafíos y oportunidades

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La energía solar fotovoltaica es una de las tecnologías más utilizadas en la generación de energía renovable, con más de 1.000 GWp instalados en diversos países. En las dos últimas décadas, el desarrollo de esta tecnología ha progresado de forma diferente en las distintas regiones del mundo. Países como Japón, Alemania y Estados Unidos pueden considerarse pioneros en este campo, al haber establecido un número significativo de instalaciones experimentales y comerciales a principios de la década de 2000. Durante el mismo periodo, Europa experimentó un auge de la tecnología solar fotovoltaica, con la ayuda de incentivos, lo que llevó a Alemania, España e Italia a situarse a la cabeza. Mientras tanto, China se ha convertido en el país líder en instalaciones. Profesionales experimentados y empresas nacidas en esos países fomentaron la experiencia y los rápidos avances tecnológicos que se han extendido a Europa del Este, el Reino Unido, Américrepowering-revamping-energia-solar-fotovoltaicaa Latina, el sur de África, el Mediterráneo, Oriente Medio, Australia y la región de Asia-Pacífico.

Según los datos facilitados por las autoridades locales, en Francia, Alemania, Italia, España y el Reino Unido se instalaron más de 70 GWp de energía solar hace más de una década, lo que representa casi el 40% de la potencia total de estos países, siendo Italia líder con un 60%. Situaciones similares pueden observarse en países fuera de Europa como Japón, Estados Unidos y China, donde se instalaron aproximadamente 70GWp totales de energía solar hace más de una década.

La vida útil de una central eléctrica a utility scale suele estimarse entre 20 y 30 años, influida por factores como los defectos de los módulos fotovoltaicos, el descenso de la eficiencia y los avances tecnológicos. Sin embargo, las variaciones en las condiciones locales y la calidad del producto pueden influir significativamente en la vida útil real de estas centrales. Los recientes avances en la calidad de los productos han hecho que la aparición de defectos en los módulos más recientes sea menos común en comparación con los fabricados en los últimos 10 años.

Otro aspecto decisivo que hay que tener en cuenta es el aumento significativo de la eficiencia de los módulos fotovoltaicos de silicio cristalino medio, que casi duplica la eficiencia alcanzada por la tecnología hace 10 o 15 años. En 2010, el módulo más habitual en el mercado era un módulo de silicio policristalino de 60 células con una potencia pico que oscilaba entre 220Wp y 240Wp. Sin embargo, los módulos actuales de tamaño similar superan los 400Wp de potencia, y si la instalación permite sustituirlos por módulos de 144 semicélulas, la potencia puede superar los 500Wp. Aunque estos módulos ligeramente más grandes están más disponibles en el mercado.

En el pasado, las instalaciones utility scale construidas hace 10 o 15 años tenían una potencia pico total que oscilaba entre 1 y 5 megavatios, con unos pocos casos que superaban los 10MWp. El tamaño de la típica planta solar utility scale  construida en zonas templadas de los hemisferios norte o sur era de aproximadamente 2 a 3 hectáreas por cada megavatio pico instalado. Teniendo en cuenta la eficiencia actual, sólo la mitad del terreno bastaría para instalar la misma potencia. El tamaño del terreno necesario para construir estas centrales ha sido una de las principales preocupaciones planteadas por los detractores de la producción de energía solar, ya que implica un uso importante del suelo, especialmente en zonas específicas más favorables para las instalaciones, lo que puede dar lugar a la concentración de agrupaciones. En respuesta a esta preocupación, las administraciones públicas han puesto en marcha medidas y normativas para restringir la construcción de nuevas instalaciones solares en esas zonas.

En este escenario, la tecnología ha desarrollado soluciones innovadoras para simplificar y acelerar el proceso de repawering. El aumento de potencia de los inversores monofásicos, junto con la integración de funciones de supervisión y control, permite ahora sustituir sin problemas las antiguas Stringboxesen corriente continua. Esto es especialmente común en los casos de inversores centralizados con stringboxes de corriente continua, donde antes se podían recoger de 12 a 16 cadenas, ahora se puede instalar un solo inversor de strings que recoja la energía de 24 cadenas. Los antiguos cables de corriente continua que van de las stringboxes a los inversores centralizados pueden cambiarse fácilmente por cables de corriente alterna que entran directamente al cuadro eléctrico de la cabina del transformador. En muchos casos, pueden reutilizarse los tubos corrugados existentes, lo que minimiza la necesidad de excavar. Además, los cables viejos pueden venderse como "cobre sucio", ya que el precio de este material se ha duplicado en los últimos 5 años. Dentro de las cabinas, se retiran los inversores centralizados y los cuadros paralelos de corriente continua, dejando paso a nuevos cuadros paralelos de corriente alterna. Se sustituyen los transformadores o se instalan otros nuevos para acomodar la potencia adicional, teniendo en cuenta tanto los requisitos técnicos como las restricciones de los permisos.

Es crucial destacar que el proceso de revamping de las instalaciones solares, que incluye la eliminación y el reciclado de los módulos solares antiguos y otros residuos de aparatos eléctricos y electrónicos, representa tanto un reto como una oportunidad que debe gestionarse eficazmente para maximizar los beneficios y evitar los impactos negativos. Los módulos solares pueden reciclarse casi en su totalidad, lo que ofrece ventajas económicas con las actuales tecnologías disponibles. El marco del módulo, fabricado en aluminio reciclable, junto con el cristal templado frontal, pueden reciclarse por completo. Además, materiales como la silicona, el cobre y metales raros como el indio o el galio pueden reciclarse hasta en un 95% mediante procesos químicos y de fusión. Si bien es cierto que el número de instalaciones capaces de aplicar estos procesos es limitado y se concentra en países concretos, el aumento de los costes de la energía y las materias primas está atrayendo inversiones privadas, lo que está llevando a la aprobación y construcción de nuevas instalaciones de gestión de estos residuos.

Estas oportunidades presentan nuevas posibilidades para los próximos años. El desarrollo de grandes instalaciones solares que superan los 100 MWp es cada vez más común, lo que las hace comparables a otros tipos de centrales eléctricas como las termoeléctricas, las de ciclo combinado, las hidroeléctricas de embalse o las pequeñas centrales nucleares. Sin embargo, las importantes inversiones necesarias limitan el número de inversores potenciales, y el proceso de concesión de permisos para estas instalaciones sigue siendo largo, enfrentándose a menudo a la oposición de las partes interesadas de la administración. Por ello, muchos inversores medianos, fondos privados y productores independientes de energía se están centrando en la repotenciación y modernización de las centrales existentes. Esto les permite ampliar su presencia en el mercado de la energía con una inversión más segura y manejable, garantizando ingresos a corto plazo. Los proyectos de repotenciación y modernización también cuentan con el apoyo de diversas autoridades públicas en distintos países, que ofrecen procesos de autorización simplificados y encuentran menos resistencia por parte de las partes interesadas de la administración. Además, cabe señalar que, en la mayoría de los casos, estas centrales seguirán siendo elegibles para los incentivos totales o parciales que se concedieron originalmente a la instalación, y en algunos casos, también pueden estar disponibles nuevos incentivos.

Vector Renewables, con su amplia experiencia en la mayoría de los principales y prósperos mercados solares, sigue de cerca la evolución de este fenómeno. Ya ha establecido una fuerte presencia en países como Italia, España y Japón, donde el debate y la aplicación del concepto de renovación total han sido recurrentes en los últimos años. Además, Vector Renewables dispone de los conocimientos necesarios para identificar las oportunidades más prometedoras tanto en los mercados de repotenciación activos como en los emergentes. Esto incluye la asistencia en la toma de decisiones técnicas, el análisis de los marcos normativos, los permisos y los sistemas de incentivos, así como la coordinación de los aspectos de ingeniería de las soluciones integrales de repotenciación.