Revisión de 2022 en tendencias: Aplicaciones (Parte II)

Nexo solar-agua

Las microrredes no muy diferentes a la de Castañer, Puerto Rico, destacada en la primera parte de esta serie, también se están utilizando para hacer funcionar las bombas a fin de acceder al agua subterránea. Y este es solo un ejemplo de cómo la energía solar está ayudando en la batalla contra la escasez de agua en muchas partes del mundo.

El nexo solar-agua es una red de aplicaciones en rápida expansión y, para muchas regiones del mundo, la capacidad de la energía solar para funcionar a pequeña escala podría generar grandes beneficios.

En la isla de Zanzíbar, se utilizan generadores diesel para bombear agua a menudo bastante salobre a través de tuberías deterioradas a un costo de más de $200,000 por mes. La Autoridad del Agua de Zanzíbar (ZAWA) quiere utilizar sistemas solares fuera de la red para operar bombas de agua en sus pozos, depósitos de tratamiento y red de distribución.

El director general de ZAWA, Salha Mohammed Kassim, dijo revista pv que solo el 36% de los hogares están conectados al agua en la isla de 1,7 millones de personas.

“Tenemos un largo camino por recorrer para llegar al 100%, pero por esta razón estamos buscando energía solar fuera de la red”, dijo Kassim.

Otra aplicación en el nexo solar-agua es la desalinización con energía solar. Esta es una solución fuera de la red desplegable en regiones afectadas por sequías como Somalia, pero también es atractiva a mayor escala para suministrar agua a la industria, en particular, hidrógeno verde.

McKinsey & Company dice que las empresas con operaciones de uso intensivo de agua pueden reducir su riesgo cambiando a energías renovables. A partir del análisis de 1.500 empresas en las industrias de procesamiento de productos químicos y alimentos y bebidas, se encontró que una cantidad considerable de las compras de energía procedían de países con baja absorción de energías renovables y altos niveles de estrés hídrico, lo que generaba impactos desproporcionados para el agua y las emisiones. El análisis mostró que un aumento del 50% en la compra de energías renovables proporcionaría una reducción del 60% en el consumo de agua en ambos sectores.

Una tendencia particularmente prometedora es la de instalar energía solar sobre canales, particularmente en regiones que luchan contra la escasez de agua. La energía solar en la parte superior del canal fue pionera en la India hace una década cuando se instaló el primer panel solar en la parte superior del canal en Gujarat. Pero los nuevos hallazgos de la Universidad de California (UC) y Project Nexus ahora destacan la naturaleza simbiótica de la solución, que ayuda a ahorrar agua mientras genera energía y todo sin ocupar tierras cultivables.

“El uso de la infraestructura del canal para el desarrollo solar puede hacer que ambos sistemas sean más eficientes. La sombra de los paneles solares puede reducir la evaporación del agua de los canales, especialmente durante los calurosos veranos de California”, dijo Brandi McKuin, ingeniera ambiental de UC Merced y autora principal del estudio. “Y debido a que el agua se calienta más lentamente que la tierra, el agua del canal que fluye debajo de los paneles podría enfriarlos unos pocos grados, lo que aumentaría la producción de electricidad en un 3 %”.

El estudio mostró que si los 6.500 km de los canales de California se cubrieran con paneles solares, se ahorrarían casi 300.000 millones de litros de agua al año y se generarían 15 GW de energía renovable.

Fotovoltaica integrada en edificios

Fotovoltaica integrada en edificios (BIPV) ha sido una gran promesa durante mucho tiempo, pero la aplicabilidad a gran escala sigue siendo un desafío. En la última década, las mejoras tecnológicas y estéticas de BIPV lo han hecho más factible en una gama más amplia de proyectos. Un caso de uso interesante para BIPV es en la renovación y reducción de emisiones de edificios históricos .

“El hecho de que puedas desarrollar nuevos productos basados ​​en tecnología cristalina que ocultan las células solares facilita el uso de la energía solar en proyectos de renovación porque el vidrio se verá como cualquier otro material, como baldosas de cerámica o piedra”, dijo Teodosio del Caño, director técnico de Onyx Solar, con sede en España.

Onyx Solar ya ha instalado soluciones BIPV innovadoras en edificios históricos de todo el mundo, y del Caño dice que son las mejoras estéticas de la tecnología las que han hecho crecer el nicho en los últimos años. “En los últimos dos años, las fachadas se han convertido en nuestro principal producto”, dijo del Caño. “Antes eran tragaluces y marquesinas, pero ahora las fachadas son un excelente mercado. Ahora no hay restricciones para usar BIPV en el frente de un edificio”.

Solar que rasca el cielo

Las mejoras tecnológicas en las fachadas BIPV son algo que los propietarios y operadores de edificios altos están vigilando, especialmente porque las vías para reducir las emisiones de los edificios que dependen de la red son bastante limitadas.

Con la explosión demográfica de las ciudades globales, muchos de nosotros vivimos trabajando en lugares que durante mucho tiempo han sido desiertos solares. Durante la mayor parte de la historia, el tamaño bastante pequeño de la azotea en comparación con los pies cuadrados totales de la estructura hizo que el perfil de generación de energía solar apenas valiera la pena.

Pero a medida que el costo de la energía solar continúa cayendo y la densidad de energía de los paneles aumenta, los techos de los rascacielos de las ciudades, a menudo estériles, ahora pueden proporcionar un porcentaje respetable de la electricidad de un edificio. Combine ese cambio con las mejoras en la tecnología BIPV, particularmente cuando se trata de fachadas, y de repente los rascacielos tienen el potencial de ser centrales eléctricas solares.

"Con los avances en la tecnología solar, los paneles densos en energía ahora disponibles superan los 450 W por panel, lo que permite proyectos renovables importantes y significativos en ubicaciones [del distrito comercial central] que de otro modo no podrían lograrse en la azotea restringida", dijo el director ejecutivo de Venergy Australia. Mateo Wilkins.

Venergy integró el sistema solar de 223 kW con los ascensores regenerativos del edificio y su trigeneración de turbinas de gas de 600 kW en todo cinco torres comerciales en Collins Square, en el centro de Melbourne, elevando la capacidad de generación total del sitio a 2 MW.

Según un estudio publicado en la revista Solar Energy, los edificios del centro de Melbourne son capaces de satisfacer el 74% de sus propias necesidades de electricidad con energía solar totalmente integrada en techos, paredes y ventanas. La energía solar en los techos constituiría el 88 % de este suministro, y la energía solar integrada en la pared y en la ventana entregaría el 8 % y el 4 %, respectivamente.

El profesor de la Universidad de Monash, Jacek Jesieniak, autor del estudio, dijo que el objetivo de los investigadores “era mostrar que en realidad existe un gran potencial (para la energía fotovoltaica urbana, en particular en los techos), es simplemente enorme. Pero la gente no piensa en eso porque la gente tiende a pensar en la escala de un edificio en lugar de la escala de una ciudad”.

Jim Stewart, director asociado de Fender Katsalidis, el estudio de arquitectura australiano detrás del segundo edificio más alto del mundo, el Merdeka 118 de 678,9 metros de Kuala Lumpur (pág. 50), rematado con un panel solar de 140 kW para su hotel Park Hyatt Kuala Lumpur, dijo revista pv que se aliente a los clientes a considerar las soluciones fotovoltaicas, ya que “la mayoría de los edificios de más de 180 metros de altura no se demuelen en 50 años. Los paneles solares en los techos se han convertido en un lugar común en el diseño y desarrollo de rascacielos”.

Pocos siguen sin estar convencidos de la capacidad de la energía solar para proporcionar energía confiable en ubicaciones remotas sin conexión a la red o utilizar espacios previamente estériles o de un solo uso. En 2022, hemos visto expandirse una vez más el espectro de lugares donde brilla la luz solar, incluso a algunos de los lugares más peligrosos del mundo.

Desde plataformas petroleras en alta mar hasta sitios mineros remotos y el frente de las zonas de conflicto, la energía solar funciona donde otros fallan, y lo hace sin necesidad de recarga de combustible o mantenimiento regular. Los sitios remotos no solo pueden usar energía solar y ahorrar costosos costos de transporte y mantenimiento de combustible, sino que también reducen el riesgo de los trabajadores.

Estos ahorros también han sido notados por el ejército estadounidense. El desarrollador de estructuras y telas solares con sede en Brooklyn, Pvilion, ha desarrollado una carpa solar fácil de instalar. Julia Fowler de Pvilion dijo revista pv que las carpas hacen mucho más que brindar refugio en lugares avanzados. También "proporcionan energía, comodidad, adaptabilidad, calefacción y refrigeración, y protección contra los elementos... con el objetivo de maximizar la preparación para el objetivo de la misión".

Curiosamente, la solución también puede considerarse parte del nexo solar-agua. El Proyecto Arcwater del Ejército de los EE. UU. considera que la generación de energía de las tiendas solares se usa para recolectar agua en situaciones de despliegue de combate ágil.

El Sargento Primero Superior. Brent Kenny de la ⁵² Fighter Wing dice que una misión de tres días para 30 personas que normalmente costaría $ 40,000, con la ayuda de la carpa solar que alimenta otra tecnología, como la cosechadora de agua, costaría menos de $ 600 y proporcionaría la misma capacidad de combate.