Análisis de la Industria

CPV: Una opción natural para los proyectos híbridos de la región MENA

23 de agosto 2011

Por Bea Gonzalez, 23 de agosto de 2011

Los sistemas de energía renovable híbridos han demostrado que son una de las aplicaciones más prometedoras de tecnologías de energía renovable en áreas remotas, donde el coste de la extensión de red es prohibitivo y los precios de los combustibles fósiles aumentan drásticamente con la lejanía de la ubicación.

Con sus bajos costes de funcionamiento y un consumo de agua mínimo, ¿podrían ser los sistemas de CPV la respuesta a la reducción de costes y el aumento del rendimiento en instalaciones de energía renovable híbridas? Analizamos los proyectos existentes para descubrir dónde y cómo puede encajar la CPV.

Mediante la combinación de más de una tecnología, como la fotovoltaica con las turbinas eólicas, las instalaciones de energía renovable híbridas se están extendiendo ampliamente por los desiertos de la región MENA. Dichos sistemas se están implementando con el objetivo de suministrar electricidad a poblaciones rurales aisladas, desalinizar agua marina para incrementar el suministro de agua para su consumo y para el regadío, aumentar los conductos de agua para el sector agrícola, y diseminar sistemas de enfriamiento para la conservación de alimentos en granjas y pesquerías.

CPF: un componente híbrido económico y eficaz

Una característica muy ventajosa de la CPV para áreas rurales remotas es el bajo nivel de uso de agua que requiere durante su funcionamiento. Aunque los sistemas de CPV requieren enfriamiento, ya que el rendimiento de la célula disminuye con una temperatura superior, esto se logra al reforzar la célula con un metal altamente conductor, como el cobre.

Si se tiene en cuenta la presión que hay en la región sobre el agua y los requisitos de enfriamiento de los sistemas de energía de concentración solar (CSP), la capacidad del enfriamiento en seco es una ventaja clara para la CPV.

Además, debido al cociente de temperatura muy baja de sus células solares del concentrador multifunción III-V, el rendimiento de los sistemas de CPV se ve mucho menos afectado por la temperatura que cualquier otra tecnología fotovoltaica, concretamente aquellas que se basan en silicona. De hecho, con calor extremo, los sistemas fotovoltaicos basados en silicona sufren una pérdida de eficacia tres veces mayor que la de los sistemas de CPV.

En sistemas de energía renovable híbridos, la CPV puede combinarse con generadores que funcionan con combustible fósil en zonas con mayor demanda energética o en zonas climáticas con períodos prolongados de poco sol, o pueden conectarse a redes centrales o aisladas mediante un inversor específicamente configurado. Desafortunadamente, sin subvenciones, las aplicaciones de CPV en la red (ligado a la red central) no serían tan rentables.

Aunque muchos proyectos de energía renovable híbridos utilizan láminas de silicona cristalina o tecnologías de película fina avanzadas en sus sistemas fotovoltaicos, los módulos de CPV son lo más barato en lo que respecta a la instalación. Por ejemplo, el material de lentes que se utiliza en la CPV es más barato por unidad de superficie que los módulos de silicona convencional, lo que supone una ventaja de USD/Wp.

Instalaciones de energía renovable híbridas exitosas

Numerosos proyectos de energía renovable híbridos a pequeña y a gran escala se han establecido en áreas rurales de la región MENA durante la pasada década, donde los pueblos dispersos están compuestos por menos de 100 hogares. En otros casos de áreas aisladas con una demanda de electricidad entre media y alta, como las islas pequeñas y turísticas, las aplicaciones independientes o de pequeñas redes híbridas pueden ser muy apropiadas. La hibridación también puede ampliarse hasta cubrir redes regionales y transregionales.

En la región de Cisjordania de los Territorios Palestinos Ocupados, se instaló un sistema híbrido de energía eólica-solar de manera efectiva para iluminar el pueblo de Innab Alkabeera. Financiado por Union of the Palestinian Agricultural Relief Committee, una ONG con sede en Palestina, con una ayuda de 45 600 USD, el sistema híbrido eólico-solar consistía en 42 paneles fotovoltaicos situados en una base de hormigón.

Junto con los generadores diésel y eólico, toda la estación energética produce 17-18 kW. La comunidad construyó una sala de control, que contiene el generador fotovoltaico y la unidad de almacenamiento para 24 baterías. El proyecto (http://sgp.undp.org/download/SGP_OccupiedPalestinianTerritories1.pdf, en inglés) es uno de los primeros ejemplos de sistemas energéticos híbridos solar-eólico en la región MENA.

Más recientemente, en 2010, un sistema de energía híbrido solar-eólico se erigió en la comunidad de Hareibat a Nabi, en Palestina. Habitado por una pequeña población de varios miles de agricultores y pastores palestinos que viven en cuevas y tiendas, los residentes de este pueblo subsisten a base del pastoreo y la agricultura no mecanizada, que son las dos tareas pesadas debido a la escasez de agua.

Se instalaron en el pueblo ocho paneles solares con una capacidad de 135 Wp cada uno para suministrar 4-6 kWh al día, junto con una turbina eólica de 3 metros de diámetro y 1 kW que genera una media de 2 kWh al día. En días nublados, la turbina suministra 4-10 kWh al día.

Se espera que los paneles solares suministren la mayor parte del consumo diario, aunque la energía eólica fomentará el sistema y proporcionará las condiciones óptimas para una duración de la batería ampliada. El proyecto (http://www.comet-me.org/Renewable_energy_installation_in_Haribat_A_Nabi_..., en inglés) lo realizó COMET-ME, un equipo de activistas que se esfuerzan por suministrar servicios energéticos básicos para las comunidades fuera de la red mediante energía solar y eólica.

Los pioneros de la CPV se adentran en la región

Miles de instalaciones fotovoltaicas se han implementado en toda la región MENA, principalmente en aplicaciones comerciales. Sin embargo, los sistemas de CPV, tan acordes como lo son para el clima de la región, todavía son nuevos y están limitados. Al darse cuenta del vacío, los pioneros de CPV de todo el mundo están entrando en el mercado regional con un despliegue de tecnologías de CPV avanzadas.

Concentrix, que ha sido adquirida por Soitec, estaba correctamente entre las primeras empresas de CPV en unirse a la iniciativa de Desertec. Como un fabricante líder de materiales semiconductores revolucionarios, ahora con el poder que le ha otorgado la tecnología CPV de Concentrix, Soitec ha cerrado varios acuerdos en la región.

En Egipto, la empresa ha instalado cinco proyectos con un total de 30 kW en la región de Wadi Natrun, al oeste de El Cairo. Lejos de las redes eléctricas y en el desierto, los agricultores dependían de los generadores de diésel para bombear agua a los terrenos. Pero actualmente, una unidad de CPV independiente controla y gestiona todo el sistema de regadío.

En este sistema los paneles solares de CPV utilizan lentes Fresnel que intensifican la luz solar en diminutas células solares en la parte trasera del panel, de ese modo rastrean el sol y aseguran un rendimiento solar óptimo. Los paneles suministran energía para una bomba sumergible que extrae agua desde un pozo de 105 pies de profundidad y para una unidad de desalinización pequeña. Además, las células de CPV ponen en marcha los rastreadores del módulo fotovoltaico, el sistema de control y supervisión, y una unidad de aire acondicionado que enfría el lavadero de la instalación.

Jakob Wachtel, un desarrollador de proyectos en el alemán Fraunhofer Institute que ha ayudado con el proyecto, indica que mediante el uso de la tecnología CPV fueron capaces de superar el caro problema del almacenamiento de energía en grandes baterías.

Soitec se dirige hacia el papel destacado

La actividad de Soitec en la región se intensificó más cuando instaló el primer sistema de CPV de Jordania en colaboración con Azur Space Solar Power. Tras seis meses de funcionamiento ininterrumpido que superó los días más calurosos del verano, los excepcionales resultados se le atribuyeron a las características flexibles modulares del sistema y a su consumo de muy poca agua. Soitec también ha conectado una planta de CPV con la red de Omán y está implicada en la iniciativa Masdar de Abu Dhabi para demostrar el valor de la tecnología CPV para la región.

En Marruecos, Soitec y Schneider Electric firmaron una carta de intenciones con Masen (la agencia marroquí para la energía solar) para una asociación integrada con el fin de suministrar tecnología Concentrix. Cuando el proyecto se complete, creará un segmento de CPV que cubrirá las necesidades domésticas y generará exportaciones de plantas de energía y electricidad. En el marco del acuerdo se construirán dos proyectos piloto de CPV en Marruecos con un total de 10 MW. El primero de ellos se completará a principios de 2012.

Como su rival, el californiano SolFocus ha construido unas pocas instalaciones a escala de megavatios en los EE. UU. y proyectos más pequeños en Australia y México, con una capacidad total en sus instalaciones de cerca de 39 MW. La empresa consiguió garantizar una tecnología única rendimiento-prevención de Munich Re, la primera prevención de su tipo en el mercado de la CPV.

Poco después de este anuncio, SolFocus firmó un acuerdo con Arabia Saudí para construir la primera planta de energía solar comercial del país, que emplea sistemas de CPV. Vision Electro Mechanical Company, una filial de SolFocus, instalará la planta en la región de Bahra del reino, y generará aproximadamente 300 MWh de energía al año. Vision también construirá otras estaciones de energía solar en Arabia Saudí y en centros de investigación de la King Abdullah University of Science and Technology (KAUST).

Las ayudas extranjeras impulsan los proyectos de CPV en la región MENA

No hay ninguna duda de que las ayudas medioambientales extranjeras pueden potenciar el sector de la CPV de la región. Egipto recibió una suma total de 11 millones de USD por parte de Japón para construir una nueva planta solar en la ciudad de Borg Al Arab, al suroeste de Alejandría. El proyecto verá la construcción de una estación de torre fotovoltaica que suministrará energía a un club deportivo, un centro comercial y ciudades dormitorios.

Una vez que entre en funcionamiento en 2012, la planta se espera que tenga una capacidad de generación energética de 420 kW y produzca 641 000 kW de energía. Sin embargo, la cuestión sigue siendo si la CPV formará parte de este proyecto. JICA también supervisa Kuraymat, la primera planta híbrida de Egipto, que combina solar y gas.

En conclusión, las perspectivas de las aplicaciones de CPV en la región MENA parecen muy prometedoras, concretamente en áreas fuera de la red como pueblos remotos e islas turísticas. Mediante el uso de cantidades más pequeñas de material fotovoltaico, la CPV puede que sea capaz de reducir costes y competir con los combustibles fósiles, una expectativa que comparten los fabricantes de CSP y PV.