MANTENIMIENTO DE LOS CAMPOS SOLARES

3. MANTENIMIENTO DE LOS CAMPOS SOLARES
MANTENIMIENTO DE LOS
CAMPOS SOLARES
3.1.
¿POR QUÉ ES NECESARIO EL MANTENIMIENTO DE LOS CAMPOS
SOLARES?
La reflectividad promedio anual de un campo de helióstatos está entre el 85%
y el 90%. Puede variar ligeramente al alza en función de las características de la
superficie reflectante y algo más a la baja, en función del grado de limpieza. Por ello,
una de las actividades de mantenimiento más relevantes para una central solar es la
limpieza de los espejos reflectores.
Debido a varios agentes de diferente origen, la suciedad irá acumulándose
sobre el generador solar haciendo que llegue menos luz a las células fotovoltaicas y
con ello disminuya su potencia.
Se han realizado diferentes estudios destinados a analizar y cuantificar el
impacto de la suciedad sobre el rendimiento de las placas solares, responder a
preguntas como si la lluvia es suficiente para limpiar las placas solares, o con qué
frecuencia es necesario limpiar las placas solares, ha sido el motivo principal de
dichos estudios dado que esta información es importante para poder predecir el
rendimiento de las placas solares.
Todos los estudios coinciden en la necesidad de realizar una limpieza
periódica de las placas solares para mejorar su rendimiento, pero no existe una
opinión consensuada en relación a la frecuencia de limpieza.
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Esta variable dependerá en gran medida de la ubicación del parque solar,
siendo más proclives a requerir una limpieza aquéllos que se encuentren en zonas
montañosas, con muchos árboles, cercanas a polígonos industriales o en lugares
próximos a zonas de cultivo agrícola, por nombrar algunos ejemplos.
Cuando se realiza el análisis financiero previo a la implantación de algún
campo de energía solar, es habitual en el sector estimar una pérdida de rendimiento
atribuible a la suciedad acumulada en los espejos o placas solares de entre 3 y 5% de
la producción total de energía producida por el campo solar.
Considerando que, en base a la legislación vigente, este tipo de campos tienen
asegurado un funcionamiento de por lo menos 25 años, estas pérdidas pueden
traducirse a lo largo de este periodo en grandes cantidades de dinero que el
propietario del campo dejará de percibir a consecuencia de este problema.
De acuerdo con las diversas pruebas que se han realizado por promotores,
ingenieros y propietarios de campos solares, las pérdidas por suciedad en los paneles
solares están entre un 5 y 8% del total de la producción. En el caso de concentradores
solares, dada la sensibilidad de sus sistemas de captación de calor, las pérdidas
pueden llegar a ser muy superiores (en torno al 20%).
En un estudio reciente se demuestra cómo el rendimiento de las placas solares
disminuye progresivamente a medida que el tiempo transcurre, como consecuencia
del incremento en la suciedad acumulada en la superficie de las placas.
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3.2.
MÉTODOS DE LIMPIEZA EXISTENTES EN EL MERCADO
A continuación, se investigará el estado de arte de las opciones existentes en
el mercado sobre la limpieza de espejos para analizar las ventajas/desventajas de
cada una de ellas.
3.2.1. LIMPIEZA A PRESIÓN
El equipamiento disponible para esta actividad esta compuesto por un equipo
de limpieza de agua a presión incorporado a una plataforma elevadora donde se sitúa
el operario. Éste realiza las operaciones de maniobra de la plataforma aproximándola
al helióstato y la operación de limpieza recorriendo la boquilla de agua a presión por
toda la superficie. En la Figura 8 se muestra una fotografía del método que se está
mencionando.
Figura 8. Sistema de limpieza a presión
Este método requiere bastante tiempo de trabajo, por lo que en campos
solares con numerosos helióstatos se necesitarían varios equipos para cubrir una
planificación de limpieza óptima.
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3.2.2. RODILLO
Este dispositivo es similar al anterior. Está compuesto por un mecanismo que
eleva un rodillo aproximándolo a la superficie del helióstato y, mediante su giro,
barre el panel. En la Figura 9 se observa el conjunto mecanismo + rodillo.
Figura 9. Método de limpieza por rodillo
La accesibilidad del conjunto hacia la superficie del helióstato se realiza
mediante algún vehículo adaptado para el fin. En el interior de éste se encuentra el
operario, cuya destreza es la clave del correcto funcionamiento del método. A
diferencia del anterior, el operario no se encuentra elevado del suelo, por lo que
disminuye el riesgo de accidente.
El gran inconveniente de este método de limpieza es que una maniobra que
provoque una sobrepresión del rodillo sobre el panel, puede causar daños
irreparables en el helióstato.
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3.2.3. CAPA ANTIADHERENTE
La lluvia puede dar la impresión a priori en muchos casos que reduce la
necesidad de limpieza de los paneles, pero también existen lluvias que depositan
suciedad sobre el cristal que recubre las células, este método consiste en dejar una
capa antiadherente en la superficie del cristal y favorecer con las lluvias la
autolimpieza de los módulos solares.
Según los fabricantes, la optimización que se consigue por medio del
tratamiento de limpieza se sitúa entorno a un 5%. Además se consigue otros
beneficios como, evitar que se acumule suciedad que a posteriori será más difícil y
costoso eliminar.
3.2.4. SISTEMA DE AUTOLIMPIEZA AUTOMÁTICO
Consiste en la emisión de una pequeña corriente de agua de unos segundos de
duración que elimina toda la suciedad depositada sobre los paneles. Para garantizar el
menor consumo de recursos posibles, está conectado a una instalación meteorológica
que incluye un temporizador y una programación. Así, en función de la climatología,
la temperatura y la época del año, la estación meteorológica decide la apertura del
sistema de limpieza. El temporizador sirve para limitar el tiempo de emisión de agua
a unos breves segundos y reducir así el consumo de esta.
Este sistema consigue mejorar los resultados de las instalaciones en un 10%
respecto a otras instalaciones de la zona. Este método está diseñado para lugares
donde los altos niveles de contaminación industrial hacen que los paneles solares
tengan menor rendimiento. En la Figura 10 se puede observar un helióstato en el que
se ha instalado este método de limpieza.
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Figura 10. Sistema de autolimpieza automático
3.2.5. PÉRTIGAS
El agua que se va a utilizar en la limpieza se almacena en un depósito desde
donde se impulsa, por medio de una bomba, a unas pértigas que alcanzan hasta los 20
metros de altura. Los equipos están preparados para almacenar agua al tiempo que se
utiliza la del depósito, con lo que se asegura el trabajo continúo de los operarios a lo
largo de la jornada de trabajo.
La limpieza se realiza a través de unos cepillos situados en los extremos de
las pértigas. Los cepillos suelen ser de poliéster, de forma que no rayan y así no
causan daños en el helióstato.
En la Figura 11 se representan algunas aplicaciones del método.
Figura 11. Sistema de limpieza mediante pértigas
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La suciedad que se va separando, por la acción mecánica del cepillado, va
siendo arrastrada por el agua, de forma que el cristal se va secando sin dejar ningún
tipo de rastro.
Por lo tanto el sistema se compone de una máquina, que trata e impulsa el
agua pura, una manguera que permite trabajar hasta a 100 metros de donde se
encuentra la máquina y las pértigas con las que se realiza la limpieza.
La limitación de este método es que se pueden limpiar superficies hasta
aproximadamente 20 metros de altura.
3.2.6. ROBOT AUTOMÁTICO
Todos los procesos de limpieza comentados anteriormente pueden acometerse
también con robots. En la actualidad, el mundo de la robótica ha desarrollado robots
autónomos para la limpieza de las fachadas y cubiertas de vidrio de los edificios,
piscinas e incluso módulos fotovoltaicos. A continuación se muestran algunos
ejemplos.
En la Figura 12, un robot limpiando la fachada del Kalidiya Trade Center en
Abu Dhabi:
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Figura 12. Limpieza de una fachada de cristal
En la Figura 13 se muestra la limpieza con robot en la pirámide del Louvre:
Figura 13. Pirámide de cristal del Museo del Louvre de París
Además de las fachadas de cristal, también se ilustra una cubierta de vidrio
limpiada por robot (Figura 14):
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Figura 14. Robot limpiando cubierta de vidrio
Y por último, en la Figura 15 observamos un robot de limpieza de módulos
fotovoltaicos:
Figura 15. Sistema de limpieza basado en robots para módulos fotovoltaicos
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