Nueva métrica para la operación de una planta solar a 50 años

Fuente: https://www.pv-magazine.com/

Un grupo alemán-estadounidense de investigación ha propuesto un nuevo modelo para tratar las instalaciones fotovoltaicas como activos permanentes, con mantenimientos periódicos. A través de la nueva métrica, encontró más conveniente operar un módulo con 0.5% de degradación anual durante 35 años, y un módulo con 0.2% de degradación, durante 50 años.

Un grupo de investigadores de Forschungszentrum Jülich de Alemania y el fabricante estadounidense de módulos solares de película delgada First Solar ha desarrollado un modelo económico para operar una instalación fotovoltaica como un activo permanente con mantenimiento que se realiza a intervalos regulares.

El modelo se presentó en el artículo El valor de la estabilidad en la energía fotovoltaica, que se publicó recientemente en Joule, donde el grupo de investigación destacó que la industria de las energías renovables está considerando actualmente una vida útil de 25 años como referencia para el funcionamiento de las centrales solares, destacando esto. El parámetro está estrictamente relacionado con las garantías de rendimiento establecidas por los fabricantes y las decisiones políticas que han respaldado estas afirmaciones.

«No diría que la estabilidad del módulo solar es más importante que la eficiencia, ya que se necesitan ambos», dijo el autor correspondiente de la investigación, Ian Marius Peters, a pv magazine. «En la investigación, sin embargo, veo un enfoque mucho más fuerte en la eficiencia y, a estas alturas, las revistas también piden [la] estabilidad comprobada de estas células, pero todavía no veo que las estabilidades de los registros se destaquen de la misma manera». Según él, el énfasis que se le está dando hoy solo a la eficiencia de los paneles debería generar preocupaciones en la industria, ya que la importancia de la estabilidad para el éxito comercial de un producto solar aún no se aprecia completamente, especialmente las implicaciones para la sostenibilidad de los dispositivos.

Los científicos citaron a la compañía solar estadounidense SunPower como un proveedor que actualmente ofrece una garantía de rendimiento de 40 años para algunos de sus productos, basada en bajas tasas de degradación que los hacen adecuados para lograr más del 70% del rendimiento inicial después de cuatro décadas. «El propietario de un sistema fotovoltaico no tiene ninguna razón para retirar un sistema fotovoltaico mientras funciona de forma segura y genera ganancias», afirmaron los científicos. «Desde esta perspectiva, no hay ninguna razón por la que una planta de energía fotovoltaica deba retirarse en absoluto».

El equipo de investigación consideró inicialmente tres modelos económicos: el costo nivelado de la energía (LCOE), que equilibra el rendimiento y el costo de un sistema fotovoltaico durante su vida útil; el análisis de flujo de efectivo descontado, que estima el valor de una inversión con base en sus flujos de efectivo futuros esperados; y el modelo de estado estacionario, que considera que un activo energético se ejecuta indefinidamente y comprende todos los ingresos y gastos. “El cambio de mentalidad que requiere la operación continua es una transición de centrarse en recuperar una inversión inicial a maximizar las ganancias mediante la gestión de componentes degradantes”, dijeron los investigadores, refiriéndose al tercer enfoque.

La compensación entre la tasa de degradación y la eficiencia se analizó mediante cálculos tecnoeconómicos en un proyecto fotovoltaico a escala de servicios públicos ubicado en Arizona y una instalación en la azotea en Alemania en la que todos los módulos se reemplazan por paneles más eficientes, un movimiento que, debido al aumento capacidad, impone un aumento en el número de inversores y cables. “Teniendo en cuenta estos efectos, ajustamos numéricamente la eficiencia hasta que el rendimiento económico sea el mismo que el de la instalación inicial”, precisaron los académicos. «Los resultados dependen de la elección de los parámetros de costos del sistema, pero son independientes del rendimiento específico».

El equipo de EE. UU. Y Alemania descubrió que el enfoque LCOE es el más sensible a las compensaciones entre la tasa de degradación y la eficiencia, mientras que los modelos de flujo de caja y de estado estacionario demostraron ser un poco menos sensibles. Estos dos métodos, por otro lado, tratan el mantenimiento de energía de la misma manera. «En el espíritu de la transición a una perspectiva a largo plazo, el mantenimiento de energía ahora ya no se considera como un evento único, sino como un evento repetitivo con un período de mantenimiento fijo», explicó además, y señaló que el modelo de estado estable permite, en principio, se puede gastar más dinero en mantenimiento de energía en comparación con los otros dos enfoques. «En el pensamiento de estado estacionario, no existe un tiempo de mantenimiento óptimo particular, como ocurre cuando la vida útil del sistema es fija».

Con la mentalidad de estado estable propuesta, el mantenimiento de energía de una instalación solar debe implementarse cada vez que surjan daños o problemas técnicos. Para ayudar a los propietarios de activos fotovoltaicos a decidir cuándo realizar actividades de mantenimiento, los científicos introdujeron el concepto de vida útil mínima económicamente útil (MEL), que define cuándo reemplazar los paneles solares se vuelve más rentable que no reemplazarlos, especificando que las tasas de degradación más altas reducen Los valores MEL y las tasas de descuento más altas aumentan el valor. “Las reducciones de precio de los módulos fotovoltaicos reducen el MEL”, agregaron. «Si los módulos se vuelven más baratos, reemplazar los módulos antiguos se vuelve económicamente atractivo antes».

Los académicos asumieron una tasa de aprendizaje para los precios de los módulos solares de solo el 2,5% durante las próximas tres décadas y descubrieron que la vida útil ideal de un activo fotovoltaico puede aumentar a 35 años para 2050. “Al estimar la vida útil económicamente ideal, encontramos que un módulo con un 0,5% de degradación anual debería funcionar durante 35 años y un módulo con un 0,2% de degradación durante 50 años ”.

Es importante señalar que uno de los autores del artículo es un investigador que trabaja para First Solar, que en abril anunció que sus módulos de película delgada de telururo de cadmio alcanzaron lo que la compañía afirma ser la tasa de degradación de módulos más baja de la industria. «Alcanzar el objetivo de SunShot de una degradación anual del 0,2% aumenta aún más la vida útil ideal a 50 años», dijeron los científicos, refiriéndose al objetivo establecido para el rendimiento de degradación del módulo solar por parte del gobierno de EE. UU. A través de la iniciativa Sunshot.