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. 24 3. MANTENIMIENTO DE LOS CAMPOS SOLARES 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. 25 3. MANTENIMIENTO DE LOS CAMPOS SOLARES 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. 26 3. MANTENIMIENTO DE LOS CAMPOS SOLARES 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. 27 3. MANTENIMIENTO DE LOS CAMPOS SOLARES 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. 28 3. MANTENIMIENTO DE LOS CAMPOS SOLARES 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 29 3. MANTENIMIENTO DE LOS CAMPOS SOLARES 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: 30 3. MANTENIMIENTO DE LOS CAMPOS SOLARES 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): 31 3. MANTENIMIENTO DE LOS CAMPOS SOLARES 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 32