Una nueva investigación dice que los paneles solares verticales han mejorado el rendimiento

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Investigadores en Alemania afirman que los paneles solares verticales pueden ser mejores que los paneles solares horizontales. Por lo general, los paneles solares se montan horizontalmente y se orientan hacia el sur para obtener la máxima exposición al sol a medida que viaja por el cielo. En lugar de acostarse, tienen un ángulo de entre 20 y 35 grados, dependiendo de qué tan lejos del ecuador se encuentren. Existen fórmulas matemáticas complejas que indican a los desarrolladores de granjas solares el ángulo preciso en el que deben montarse los paneles en Pensacola, Peoria o Penticton. Existen sistemas de seguimiento que pueden mover los paneles durante el día para seguir al sol, pero son costosos y necesitan un mantenimiento regular.

Pero, ¿y si la sabiduría convencional está equivocada? Investigadores de la Universidad de Ciencias Aplicadas de Leipzig afirman que montar paneles solares bifaciales con un lado orientado hacia el este y el otro hacia el oeste produciría más electricidad renovable y reduciría uno de los efectos secundarios de las granjas de energía solar tradicionales: una abundancia de electricidad al mediodía y no suficiente. por la mañana o por la tarde. Su estudio fue publicado en la edición de agosto de 2022 de la revista Smart Energy.

Otra ventaja que surge del montaje vertical de paneles solares es que deja espacio entre ellos para que crezcan los cultivos sin la necesidad de sistemas de montaje altos que permitan que la maquinaria agrícola opere debajo.

"Los paneles solares bifaciales pueden utilizar la energía solar de ambos lados. Instalados en una orientación este-oeste, la mayor parte de la electricidad se genera por la mañana y por la noche. Esto reduciría la necesidad de almacenamiento de electricidad y, al mismo tiempo, mantendría el espacio necesario para la generación de electricidad. bajo", dice Sophia Reker de la Universidad de Ciencias Aplicadas de Leipzig y primera autora del estudio. Los investigadores basan su investigación en una simulación del sistema energético alemán utilizando el software EnergyPlan.

Con Alemania enfrentando una severa reducción de los suministros de metano debido al ataque criminal de Vladimir Putin contra Ucrania, el gobierno alemán promulgó nuevas políticas este mes para hacer que el país sea menos dependiente de las importaciones de energía y reducir las emisiones de carbono. Las políticas exigen que la proporción de energías renovables aumente de poco menos del 50 %, donde se encuentra hoy, a al menos el 80 % para 2030.

"Los módulos solares bifaciales son un poco más caros que los sistemas solares convencionales. Pero a medida que aumentan la cantidad de horas de energía solar disponible, se reducen otras necesidades de electricidad, como las centrales eléctricas a gas. Instalados verticalmente, los sistemas solares se pueden configurar fácilmente en tierras agrícolas. Esto crea oportunidades de ingresos adicionales para los agricultores y aumenta tanto el área potencial para las energías renovables en Alemania que solo tendríamos que importar una pequeña cantidad de energía adicional", dice Jens Schneider, profesor de sistemas de energía en red y co- autor del estudio.

Los paneles solares instalados en tierras agrícolas pueden apoyar el crecimiento de ciertos cultivos protegiéndolos del viento y el calor. Las tiras de flores para una mayor biodiversidad son posibles directamente debajo de los módulos. Los llamados agrofotovoltaicos se promoverán particularmente en el futuro como resultado del nuevo paquete legislativo del gobierno federal, sugieren los investigadores.

Para su estudio, los investigadores Sophia Reker, Jens Schneider y Christoph Gerhards usaron el software EnergyPlan para modelar un sistema de energía para Alemania que daría como resultado un 80 por ciento menos de emisiones de carbono en 2030 en comparación con 1990. Los investigadores suponen un aumento del actual 64 a 195 gigavatios de capacidad de energía eólica y de los actuales 58 a 400 gigavatios de capacidad de energía solar.

Ese nivel de energía renovable adicional normalmente requeriría un aumento significativo en el almacenamiento de la batería, pero la investigación muestra que la necesidad de almacenamiento disminuye si la mayor parte de la capacidad solar adicional se instala verticalmente en una orientación este-oeste. En un escenario sin almacenamiento de electricidad adicional, esto solo puede ahorrar más de 10 megatones de CO₂ por año.

El siguiente gráfico muestra la producción típica de energía solar con una orientación convencional, con una orientación este-oeste, una orientación norte-sur y una combinación de orientaciones. La orientación este-oeste comienza a producir electricidad muchas horas antes y continúa produciendo energía muchas horas más tarde que una granja solar convencional. Sin embargo, hay una gran caída en la producción durante las horas del mediodía.

Crédito de la imagen: Universidad de Ciencias Aplicadas de Leipzig

Esas horas del mediodía son cuando la energía solar supera con frecuencia la demanda y debe almacenarse para su uso posterior o reducirse, lo que a menudo significa que se desperdicia. Los paneles solares de orientación vertical podrían reducir o eliminar la necesidad de plantas de pico que normalmente entran en funcionamiento al final de la tarde y al anochecer cuando la demanda aumenta pero la oferta de las granjas solares disminuye.

"Se podría demostrar que los sistemas fotovoltaicos verticales permiten capacidades de almacenamiento más bajas o una menor utilización de las centrales eléctricas de gas. Sin ninguna opción de almacenamiento, es posible una reducción de las emisiones totales de dióxido de carbono de hasta 10,2 millones de toneladas por año", afirman los investigadores.

"Especialmente en países con una gran cantidad de habitantes por área, el área disponible para plantas de energía fotovoltaica es un tema crucial. A menudo se discute si un área debe dedicarse a la producción de alimentos o electricidad. También necesitamos más espacio para la promoción de biodiversidad La energía potencial teórica producida a partir de los sistemas APV es muy alta debido a la gran disponibilidad de tierras agrícolas: hasta 1700 TWh al año para Alemania, que es más del triple de la demanda de electricidad del país en 2019 de alrededor de 500 TWh al año".

¿Es esto un "¡Ah, HAH!" momento para la energía solar? Puede ser. Más que nada, muestra lo que puede suceder cuando las personas desafían la sabiduría convencional. Las granjas solares orientadas verticalmente podrían poner fin al conflicto entre la energía solar y la comunidad agrícola, que es particularmente virulento en ciertas partes de los Estados Unidos, donde muchos están más preocupados por preservar su "forma de vida" que por lidiar con la amenaza existencial de un planeta sobrecalentado.

Hay muchas industrias que están salivando ante la perspectiva de energía solar abundante (y, por lo tanto, barata) durante las horas del mediodía para usar para electrolizar agua en hidrógeno verde o reducir las emisiones de carbono asociadas con la fabricación de acero. Pero traer más energía solar en línea más temprano y más tarde en el día podría ser una herramienta más para hacer de la energía renovable la opción preferida sobre las nuevas plantas de generación térmica o nuclear.

Felicitaciones a los investigadores por pensar fuera de la caja e imaginar una nueva forma de explotar el poder inagotable (durante al menos unos miles de millones de años) del sol. Se necesitará todo el pensamiento creativo que los humanos puedan reunir para mantener la Tierra habitable en el próximo siglo y más allá.

Steve escribe sobre la interfaz entre la tecnología y la sustentabilidad desde su hogar en Florida o desde cualquier otro lugar donde la Fuerza lo lleve. Está orgulloso de estar "despertado" y realmente no le importa por qué se rompió el vidrio. Cree apasionadamente en lo que dijo Sócrates hace 3000 años: "El secreto para cambiar es enfocar toda tu energía no en luchar contra lo viejo sino en construir lo nuevo".

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