Retos en la financiación de proyectos solares fotovoltaicos empleando tecnología bifacial

En el contexto actual de la industria, considerando la reducción del coste de fabricación de los módulos fotovoltaicos (FV) y la mejora en los productos comercializados, se espera que la tecnología de módulo bifacial, con capacidad para generar energía eléctrica en ambas caras del módulo FV, crezca de forma exponencial en los próximos años. Algunos datos apuntan a que esta tecnología alcanzará cuotas de mercado cercanas al 60% en 2029.

La transición hacia tecnologías bifaciales basadas en silicio cristalino es una realidad en el contexto actual del mercado. Su uso, cuando el diseño y la selección de equipos se realizan correctamente, mejora la rentabilidad del proyecto. El aumento en la energía neta podría aumentar la generación hasta en un 3-10% (dependiendo de varios factores) con un impacto menor en los costos de la inversión, según la experiencia de UL.

Los procesos actuales para la fabricación de módulos monofaciales de silicio cristalino son relativamente sencillos de adaptar a la fabricación de productos bifaciales. Este aspecto también respalda un rápido crecimiento de esta tecnología.

A medida que los productos bifaciales introducen un nuevo concepto tecnológico con módulos de alta eficiencia (mono PERC / PERL / PERT, célula cortada o célula ‘shingle’), cabe destacar que el historial de operación de estas tecnologías es limitado, lo que pone mayor foco en la bancabilidad de esta tecnología.

Con estas premisas, y considerando que el coste del módulo FV representa el peso principal en el coste de inversión de un proyecto, la selección tecnológica y la optimización del diseño del proyecto juegan un papel determinante a fin de asegurar los retornos de un proyecto. UL, en su rol como certificador independiente de equipos renovables así como en la asesoría para la bancabilidad de este tipo de proyectos, ha definido una serie de buenas prácticas a seguir para alcanzar mayores niveles de confianza en la tecnología que ayuden a superar el reto en la financiación de proyectos de gran escala con tecnología bifacial.

Recurso solar y condiciones ambientales
Uno de los aspectos más importantes es el de caracterizar adecuadamente el recurso disponible en el emplazamiento; esto adquiere especial importancia en proyectos con tecnología bifacial a fin de estimar adecuadamente la irradiación disponible en la cara posterior del módulo. El albedo (porcentaje de irradiación reflejada con respecto a la componente global) es una de las variables que suponen una contribución directa a la estimación de la irradiación en la cara posterior por lo que una campaña de medición de albedo aportará precisión en la estimación de esta variable. A continuación, UL propone una serie de mejores prácticas:

• Condiciones de terreno. Las condiciones del terreno en la zona de la estación de medición han de ser similares a las que el proyecto presentará en si etapa operacional.
• Montaje. El albedómetro debe estar colocado hacia abajo con un campo de visión sin obstrucción. Además se requiere una configuración adecuada para evitar reflexión de elementos cercanos a la estación de medición
• Altura. El albedómetro ha de ser colocado a una altura similar a la del campo de visión al que se colocarán los módulos en el proyecto.
• Mitigación de sombras. Cualquier tipo de estructura cercana ha de estar lo suficientemente alejada para evitar que la proyección de su sombra afecte la medición del sensor.

Optimización diseño bifacial

La siguiente tabla muestra de forma orientativa las principales diferencias entre un diseño considerando un módulo convencional monofacial y uno con tecnología bifacial:

Aunque el diseño óptimo depende de diversos factores tales como la ubicación, precio de la energía, disponibilidad y coste de terreno, irradiación disponible y condiciones del emplazamiento entre otros, las evaluaciones realizadas por UL confirman las siguientes tendencias generales en la optimización del diseño:

• La relación de potencia instalada DC-AC tiende a ser más baja en proyecto bifaciales para acomodar la contribución de energía en el lado posterior y para mantener la pérdida de limitación del inversor dentro de un rango razonable / óptimo.
• La altura de la estructura/seguidor juega un papel importante en la irradiación captada en la cara posterior. Un proyecto bifacial diseñado adecuadamente puede tener una ganancia de energía de 0.5-1.0% dependiendo del clima y la configuración de proyecto. El diseño final debe considerar el incremento estructural en el coste al trabajar con estructuras típicamente más altas que en un proyecto convencional

• Los GCR más bajos permiten capturar una mejor irradiación del lado posterior. Una reducción del 3% en el GCR puede resultar en un aumento entre 1,0-1,5% en la producción de energía neta, dependiendo de la ubicación del proyecto y otras consideraciones de diseño.

Estimación energética y simulación
Los softwares de simulación energética disponibles en el mercado están evolucionando en su capacidad para analizar proyectos con módulos bifaciales con diferentes niveles de complejidad. Una de las diferencias principales reside en la estimación de la irradiación recibida en la cara trasera del módulo o la contribución de sombras en la cara posterior que en casos se estima con modelos en 2D o bien con modelos computacionales en 3D más complejos basados en “ray tracing”. PVsyst, el software estándar en la industria considera los siguientes aspectos:

• Modelado en detalle de la contribución de irradiación en la cara posterior, incluido el modelado de irradiación posterior y las pérdidas de sombreado tridimensional frontal.
• Sin embargo el modelado de pérdidas es menos detallado en algunos aspectos tales como:
  • (1) cálculo del sombreado en la parte posterior, basado en un factor genérico simple bidimensional para el impacto de la estructura de montaje;
  • (2) el impacto de suciedad en el lado posterior no se tiene en cuenta; y
  • (3) el impacto del “mismatch” en la parte trasera como consecuencia de un sombreado y suciedad irregulares no puede ajustarse adecuadamente.

En el futuro, la incertidumbre asociada al modelado de energía en proyectos bifaciales se puede reducir mediante el empleo de modelos de simulación y pérdidas más complejos así como la calibración y validación de los modelos computacionales con datos operacionales para este tipo de proyectos.

Tecnología y rendimiento del módulo FV
La caracterización de los módulos bifaciales se ha de realizar de acuerdo a la norma IEC TS 60904-1-2. Sin embargo, dado que nuevos conceptos de tecnología basados en silicio cristalino se están utilizando para módulos bifaciales (mono PERC, poli PERT, célula cortada u otros), UL propone una serie de buenas prácticas para garantizar la confiabilidad y durabilidad de la tecnología poniendo foco en las siguientes áreas:

• Seguridad. Los módulos han de cumplir con la normativa vigente en este aspecto (EL 1703, IEC 61730).
• Calidad. La verificación y el control de fabricación juegan un papel fundamental en el aseguramiento de la calidad de producto. Mediante estas inspecciones en fábrica se verifica que los equipos se fabrican de acuerdo a los materiales acordados (“BOM”). Estas pueden realizarse de acuerdo a la normativa IECRE OD-405.
• Performance. El equipo ha de ser certificado según la normativa vigente (IEC 61215) y ha de cumplir con normativa aplicable con respecto a resistencia en ambientes corrosivos o de alta salinidad.
• Durabilidad. Se recomienda realizar ensayos que exceden los requisitos de la norma IEC 61215 que aseguren la durabilidad del producto (TC, HF, DH, DML, UV) para un muestreo representativo de módulos.
• Fiabilidad. A fin de dar mayor fiabilidad al producto adquirido se recomienda realizar ensayos específicos sobre el impacto del LID o LeTID en el comportamiento del módulo, análisis específicos de degradación así como la realización de ensayos independientes a muestras obtenidas directamente de las líneas de fabricación en origen entre otros ensayos.

Estos aspectos han de ser analizados en detalle en el caso particular de cada proyecto a través de una Due Diligence técnica adecuada a fin de evaluar todos los riesgos asociados a la inversión en un proyecto con tecnología solar bifacial.

El proyecto ha de ser sólido y ha de presentar los mitigantes necesarios para dar el confort necesario a una tecnología con un historial operativo menor. Una predicción energética de este tipo de proyectos realizada con una buena base de datos de partida (GHI, DHI y albedo) pueden mitigar el riesgo asociado al modelado de estos proyectos y dar más confianza en las predicciones de generación. Estas junto con unas proyecciones adecuadas de costes durante la vida útil esperada facilitan la bancabilidad del Proyecto en su conjunto.