La fotovoltaica flotante (FPV), también conocidos como parques solares flotantes, son sistemas fotovoltaicos que pueden desplegarse en la superficie del mar o en otras masas de agua. Si bien su impacto ambiental sigue siendo tema de debate en todo el mundo, estos sistemas podrían ser muy ventajosos para generar energía renovable, particularmente en regiones cálidas donde la tierra disponible es escasa o costosa.
Investigadores del Politecnico di Milano llevaron a cabo recientemente un estudio que explora el potencial de los sistemas FPV para el futuro suministro de energía en los países africanos. Su artículo, publicado en Nature Energy, sugiere que las granjas solares flotantes podrían resultar valiosas para limitar la dependencia de África de la energía hidroeléctrica y, al mismo tiempo, ofrecer potencialmente un suministro de energía más confiable.
«Nuestro artículo se inspiró en el creciente interés y potencial del FPV como tecnología emergente de energía renovable, y el continuo impulso para el desarrollo de la energía hidroeléctrica en las economías en desarrollo, particularmente en África», dijo a Tech Xplore Wyatt Arnold, coautor del artículo.
«A pesar de los riesgos ambientales y sociales asociados con las grandes represas hidroeléctricas, muchos países todavía están planeando importantes expansiones de energía hidroeléctrica para satisfacer sus demandas de energía en rápido crecimiento. Queríamos explorar si FPV podría servir como una alternativa viable o complemento a estos proyectos hidroeléctricos planificados».
El reciente estudio de Arnold y sus colegas Matteo Giuliani y Andrea Castelletti tenía dos objetivos clave. El primero fue estimar el potencial del FPV como futura fuente de electricidad en África, comparándolo con las inversiones planificadas en energía hidroeléctrica.
En segundo lugar, los investigadores se propusieron investigar las compensaciones y sinergias entre FPV y la tecnología hidroeléctrica a nivel de sistema. Su análisis se centró en una cuenca fluvial específica, a saber, el curso de agua del Zambezi, considerando las limitaciones planteadas por las operaciones de la red eléctrica local y las demandas competitivas de recursos hídricos.
«Empleamos un enfoque de modelado de múltiples escalas», explicó Arnold. «En primer lugar, consideramos la competitividad de costos de FPV dentro de la futura combinación energética de África utilizando un modelo de expansión de capacidad (OSeMOSYS-TEMBA) que cubre todo el continente. Este es un paso importante dado el gran aumento en la demanda de electricidad proyectada de muchos países africanos durante el siglo XXI. y la transformación de su sistema eléctrico con una cuota mucho mayor de suministro renovable variable».
Para evaluar el equilibrio entre FPV y la tecnología hidroeléctrica a escala de sistema, los investigadores llevaron a cabo análisis adicionales centrándose en el curso de agua del Zambezi. El curso de agua del Zambeze es una cuenca fluvial compartida por varios países africanos, donde los gobiernos planean construir varias represas para la generación de energía hidroeléctrica.
Arnold y sus colegas examinaron las operaciones de los embalses en la región y crearon modelos del sistema eléctrico local. Esto les permitió evaluar el potencial de la energía hidroeléctrica y el FPV en esta región, incluido su potencial para ampliar la capacidad energética y las compensaciones con otros usos de los recursos hídricos, como el riego y los caudales ambientales.
«Una de las contribuciones más notables de nuestro trabajo es la evaluación cuantitativa y tecnoeconómica del potencial del FPV para contribuir a las necesidades futuras de electricidad de África, igualando o superando en algunos casos la producción esperada de las represas hidroeléctricas planificadas», dijo Arnold. «Este hallazgo desafía el énfasis continuo en la expansión de la energía hidroeléctrica en muchos países africanos y sugiere que el FPV podría ser una alternativa viable con menos impactos ambientales y sociales».
Los resultados del análisis a escala del sistema realizado por Arnold, Giuliani y Castelletti sugieren que invertir en FPV en embalses existentes a lo largo del curso de agua del Zambezi, al mismo tiempo que se construyen menos represas, podría ser una mejor inversión de capital que el desarrollo intensivo de energía hidroeléctrica. En comparación con las represas, se descubrió que las FPV eran más rentables y resistentes a los cambios ambientales e hidrológicos a largo plazo.
En general, los análisis realizados por este equipo de investigadores sugieren que los parques solares flotantes podrían evitar que los países africanos se vuelvan demasiado dependientes de la energía hidroeléctrica en el futuro, limitando así los riesgos sociales, ambientales y financieros asociados. Esta idea clave podría informar la futura formulación de políticas e inversiones relacionadas con la energía en África, fomentando un cambio hacia sistemas FPV.
«En nuestros próximos estudios, planeamos explorar las implicaciones ambientales de la adopción de FPV a gran escala en las cuencas fluviales, incluidos los efectos sobre la calidad del agua de los lagos y los ecosistemas», añadió Arnold. «También pretendemos colaborar más con las partes interesadas y los formuladores de políticas a través de procesos participativos para comprender mejor las barreras sociales e institucionales para la adopción del FPV y desarrollar estrategias para superarlas».
