El gran problema del polvo en la energía solar
El mercado de la energía solar ha crecido a un ritmo acelerado en los últimos años, y el sector ha experimentado una rápida reducción de los costes del 85 % solo en la última década.1
"Las pérdidas globales de transmisión por ensuciamiento ascienden al 3-4%, lo que supondrá un coste estimado de entre 4.100 y 7.200 millones de dólares en 2023".
– Centro Fraunhofer de Energía Fotovoltaica de Silicio CSP
Aunque la energía solar es cada vez más accesible, el sector sigue enfrentándose a retos y dificultades iniciales. Un problema sorprendentemente complicado está afectando a la conversión de la energía solar en todo el mundo: el polvo acumulado en los paneles. Conocido en el sector como "ensuciamiento" de los paneles solares, este problema común afecta a los parques solares de todas las regiones del mundo. La generación de energía fotovoltaica (FV) se ve inhibida por el polvo y otras partículas que se acumulan en la superficie de los paneles, lo que provoca pérdidas en la transmisión de la radiación de entre el 2% y el 50%, dependiendo de la región en la que se encuentre el parque solar2. En 2019, el Centro Fraunhofer de Energía Fotovoltaica de Silicio CSP calculó que las pérdidas de transmisión por ensuciamiento a nivel mundial son del 3-4 %, lo que supondrá un coste estimado de entre 4100 y 7200 millones de dólares en 2023³.
1 2022 Renewable Energy Industry Outlook. Deloitte, mar 2022.
2 Power Loss Due to Soiling on Solar Panel: A Review. Maghami et al, Universiti Putra Malaysia, jun 2016.
3 Techno-Economic Assessment of Soiling Losses and Mitigation Strategies for Solar Power Generation. Ilse et. al, Centro Fraunhofer de Energía Fotovoltaica de Silicio CSP, sept 2019.
El coste del exceso de polvo y contaminantes
Aunque la respuesta pueda parecer sencilla —limpiar los paneles—, esta solución resulta costosa en cuanto a:
Energía
Energía para alimentar los equipos de limpieza. Dado que los paneles solares se enfrían por la noche y acumulan rocío por la mañana, el polvo y otros contaminantes atmosféricos se adhieren a la superficie de los paneles y se endurecen, lo que dificulta su limpieza sin equipos robóticos de gran potencia. Estos equipos pueden resultar costosos, tanto en términos de energía como de dinero, y el propio proceso de limpieza puede ser perjudicial para el medio ambiente.
Dinero
El Laboratorio Nacional de Energía Renovable de Colorado (EE. UU.) calcula que "una limpieza única de un parque solar de 10 megavatios -que genera electricidad suficiente para abastecer a 2.000 hogares durante un día- puede costar unos 5.000 dólares"⁴. Si un parque de 10 MW limpiara sus paneles una vez al mes, tendría que destinar 60.000 dólares al año a este fin.
Nuestro cliente posee y gestiona más de 45 parques solares con miles de paneles, situados en regiones del mundo con un alto nivel de humedad y con cantidades considerables de polvo y contaminantes en el aire. El equipo de ingeniería necesitaba encontrar una forma de evitar que los paneles se cubrieran de polvo pegajoso para mejorar la tasa de conversión energética de sus parques solares. Recurrieron a Goldfire, un producto de Accuris en el que confiaban habitualmente para tareas como el diseño de paneles solares, la instalación y otras labores, para ver si también podía ayudarles en este caso.
El Problema
El cliente
Una empresa líder en energías renovables que gestiona más de 45 parques solares en todo el mundo
Usuarios
Vicepresidente de Innovación, Ingenieros de Diseño, Investigación y Desarrollo
Puntos Débiles
El vicepresidente de Innovación encargó al equipo de ingeniería que buscara soluciones interdisciplinarias, prestando especial atención a las que se encuentran en la naturaleza. El equipo se propuso buscar propiedades hidrófugas que pudieran reproducirse en un laboratorio y adaptarse a las condiciones de sus sistemas de paneles solares.
Acudieron a Accuris con los Siguientes Retos:
- Encontrar una solución en la naturaleza que puedan imitar en sus diseños; esto es importante para su empresa.
- Encontrar información relevante llevaba mucho tiempo y resultaba infructuoso. El equipo buscaba la información manualmente, revisando los documentos uno por uno para encontrar una respuesta.
- La falta de conocimientos especializados en campos científicos como la biotecnología, la botánica y la biomimética hacía difícil saber dónde buscar la respuesta.
- Los motores de búsqueda tradicionales mostraban una lista de palabras clave basadas en la consulta de búsqueda, pero sin ningún contexto
- Era muy probable que el equipo pasara por alto algo importante debido a las consideraciones mencionadas anteriormente.
La Solución
Goldfire se basa en tecnologías punteras de aprendizaje automático y procesamiento del lenguaje natural, lo que le permite establecer conexiones entre información de distintos sectores y disciplinas, de forma muy similar a como el cerebro humano establece conexiones cognitivas.
Gracias a las capacidades de búsqueda cognitiva de Goldfire, el equipo se fijó en el mundo vegetal para encontrar una respuesta. Se identificaron datos relevantes en múltiples disciplinas de ingeniería y sectores científicos. En tan solo dos días, Goldfire localizó un hallazgo clave en un artículo de 2019 sobre superficies superhidrófobas, lo que llevó al equipo a la respuesta que necesitaban. En esta publicación, los autores hablaban de la capacidad de la hoja de loto para autolimpiarse, repeliendo gotas de agua, suciedad y otras partículas gracias a las protuberancias cerosas de múltiples escalas que presenta en sus hojas. Esto se conoce como el "efecto loto".
A continuación, el equipo localizó un segundo artículo de 2015 en el que se describía un recubrimiento transparente superhidrófobo que podía utilizarse como pintura en automóviles, equipos marinos, aerogeneradores y paneles solares. Basándose en las propiedades químicas de la planta de loto, un fabricante había desarrollado este recubrimiento superhidrófobo que imitaba el efecto loto, creando un mecanismo de autolimpieza para cualquier superficie en la que se aplicara. Al aplicarlo a un panel solar, las gotas de agua y las partículas de polvo simplemente resbalarían por el panel, en lugar de adherirse y quedarse pegadas a la superficie.
Nuestro cliente llevó a cabo esta investigación utilizando Goldfire, aprovechando los conocimientos acumulados a lo largo de miles de millones de años en la naturaleza para lograr un avance innovador en el ámbito de las energías alternativas y renovables.
- La búsqueda cognitiva basada en IA de Goldfire guía al usuario hasta la respuesta. Va más allá de una simple lista de palabras clave, ya que establece conexiones entre conjuntos de conocimientos dispares basándose en el contexto y la semántica, analizando la información y extrayendo los datos relevantes tal y como lo haría el cerebro humano.
- El aprendizaje automático y el procesamiento del lenguaje natural analizan la consulta en su contexto en seis idiomas diferentes, proporcionando respuestas y conocimientos relevantes en distintos sectores.
- La indexación de publicaciones científicas y técnicas de todo el mundo, de todos los sectores y de todas las disciplinas de la ingeniería facilita a los usuarios la búsqueda de las respuestas que necesitan y les ahorra tiempo.
Los Resultados
Nuestro cliente encontró la respuesta que necesitaba a los dos días de iniciar su búsqueda. Sin Goldfire, les habría llevado semanas o meses encontrarla. Gracias a las patentes indexadas de Goldfire, el equipo de investigación localizó a un fabricante de la pintura que imitaba el efecto loto y transmitió esta información a su equipo de producto, que pudo así aplicar esos conocimientos a sus productos actuales.
Con Accuris, el Equipo de Investigación:
- Ahorró tiempo, energía y dinero al aprovechar el potencial de la IA con Goldfire
- Identificaron un método de autolimpieza presente en la naturaleza que podría aplicarse a su problema
- Localizó a un fabricante de recubrimientos superhidrófobos, optimizó su proceso para resolver el problema y aplicó una solución a su producto actual
- Se ahorraron semanas de trabajo de ingeniería que pudieron dedicarse a otros retos, como el diseño de parques solares y la reducción del tiempo necesario para obtener beneficios en las nuevas ubicaciones de los parques
- Se ha probado y verificado un nuevo método fiable para llevar a cabo investigaciones con Goldfire, que podrían aplicar a otros proyectos innovadores y a líneas de productos de energías renovables
Acerca de Accuris
Accuris es una empresa tecnológica especializada en ingeniería que genera 500 millones de dólares en ingresos recurrentes anuales gracias a soluciones de datos y flujos de trabajo basadas en inteligencia artificial. Desde hace más de 60 años, los ingenieros confían en nuestros datos y nuestra tecnología para innovar y resolver problemas, lo que les permite reducir el tiempo de ideación en un 70 % y eliminar los fallos en productos y procesos hasta en cinco veces.
Trabajamos con más de 6.000 clientes de todo el mundo y 650.000 usuarios finales del sector de la ingeniería en más de 100 países y en decenas de sectores, entre los que se incluyen el aeroespacial y de defensa, el energético, el de la sostenibilidad, la construcción, la arquitectura y muchos más.
Accuris colabora con más de 400 organismos de normalización para apoyar su misión sin ánimo de lucro, facilitando el acceso a 2,3 millones de normas de ingeniería que impulsan la innovación y el progreso en todo el mundo. Accuris pone a su disposición tecnología que integra los conocimientos necesarios para que pueda construir un mundo mejor.
