Canadá construye lo que hasta ahora era una utopía: un panel solar flotante que genera energía incluso debajo del hielo del invierno

Un equipo de investigadores de la Universidad Western, en Ontario (Canadá), construyó un panel solar flotante de 7 kilovatios capaz de seguir generando electricidad durante todo el invierno, pese a las bajas temperaturas de la región. El sistema, con base de espuma y un burbujeador de aire que impide que el agua se congele a su alrededor, se probó durante un año completo en un estanque artificial.

La energía solar flotante (floatovoltaics) lleva años probada en climas templados y tropicales, pero apenas existía evidencia experimental en regiones de clima frío, donde la escarcha, la nieve y el hielo pueden dañar la estructura y frenar la producción eléctrica.

El equipo, liderado por Joshua M. Pearce, diseñó el experimento para cubrir ese vacío, con un sistema pensado específicamente para operar en invierno. Los resultados se publicaron en la revista científica Applied Energy.

¿Cómo evita la formación de hielo el panel solar flotante de Canadá?

El estanque elegido está en la Estación de Campo Western de Ciencias Ambientales, en Ilderton (Ontario), y cubre 1.475 metros cuadrados. Los 40 módulos monocristalinos del sistema flotan sobre placas de espuma de polietileno, a un centímetro de la superficie del agua, y están conectados a un burbujeador que remueve el agua desde el fondo.

Ese burbujeo de aire genera una corriente que impide que el agua se congele en torno a los paneles solares, además de oxigenarla. Los investigadores compararon dos estanques contiguos, uno con burbujeador y otro sin ningún sistema de protección. El primero permaneció libre de hielo durante toda la temporada, mientras que el segundo quedó completamente cubierto.

¿Cuánta energía genera el panel solar flotante en el clima frío de Ontario?

La producción anual del sistema de 7 kilovatios alcanzó las 7,7 megavatios hora, hasta un 2,7 % más que la estimada con otros modelos de paneles solares usados habitualmente en la industria. El burbujeador solo funcionó entre finales de noviembre y mediados de abril, cuando el riesgo de hielo es real.

El consumo eléctrico necesario para evitar el hielo mediante el burbujeador fue mínimo, de apenas 1,9 kilovatios hora al año en el escenario controlado con las cuatro bombas reguladas. Aun en el peor de los casos, con las bombas funcionando sin interrupción durante todo el invierno, esa demanda llegó a 893 kilovatios hora, un 11,6 % de la energía total generada por el sistema.

¿Es rentable el panel solar flotante que probó Canadá en un estanque de Ontario?

El proyecto tuvo un coste total de instalación de unos 25.271 dólares canadienses, de los cuales el burbujeador de aire representó apenas el 9 % del gasto estructural. Con un precio de electricidad elevado, de 0,90 dólares canadienses por kilovatio hora, habitual en comunidades remotas que dependen de generadores diésel, la inversión se recupera en 4,2 años.

El sistema flotante, además, redujo la evaporación del estanque. Con solo el 3 % de la superficie cubierta, el ahorro llegó a 0,18 metros cúbicos de agua al mes. Los investigadores calcularon que cubrir la mitad del estanque evitaría 927 metros cúbicos de evaporación al año, suficientes para regar cerca de 1.817 metros cuadrados de tierras de cultivo.

Los retos del panel solar flotante frente al invierno canadiense

El diseño horizontal de los paneles, necesario para apoyarlos sobre la espuma, provocó una pérdida de rendimiento cercana al 12 % por la menor captación de luz solar. En verano, además, las algas colonizaron la superficie del agua y treparon por los módulos, aunque no llegaron a crecer directamente debajo de ellos.

El hielo se despejó de forma efectiva gracias al burbujeador, pero la acumulación de nieve sobre los paneles planos siguió siendo un problema, algo que no ocurre en las instalaciones terrestres, inclinadas para que la nieve resbale. Los investigadores concluyeron que la flotación con base de espuma es una alternativa viable a las estructuras convencionales de pontones en climas fríos.