A través del financiamiento de Ingeniería 2030, académicos de los departamentos de Ingeniería Eléctrica e Ingeniería Mecánica se encuentran desarrollando proyectos vinculados al uso y degradación de paneles fotovoltaicos en climas desérticos de alta radiación.

Las particularidades de nuestro desierto de Atacama y cómo estas afectan la vida útil de los paneles fotovoltaicos de las plantas que hoy se encuentran en funcionamiento, han abierto un importante campo de investigación para la academia.

Tras el exitoso proyecto Fondef IDeA “Desarrollo de estándares y certificación de metodologías para componentes fotovoltaicos expuestos a climas de alta radiación”, desarrollado en conjunto por los departamentos de Ingeniería Eléctrica e Ingeniería Mecánica de la Universidad Técnica Federico Santa María en Campus San Joaquín y finalizado en 2023, ambos departamentos vieron en esta temática una oportunidad para seguir avanzando a través de la investigación de diferentes aristas asociadas al proyecto.

Financiados por el programa Ingeniería 2030 a través de la convocatoria al Fondo para el fortalecimiento de un ecosistema de I+D+i+e de la USM, los académicos Patricio Valdivia, del Departamento de Ingeniería Eléctrica, y Danilo Estay, del Departamento de Ingeniería Mecánica, se encuentran desarrollando dos proyectos vinculados a esta temática. El primero de ellos, asociado a perfeccionar el análisis realizado en el proyecto Fondef, y el segundo, orientado a la definición de los materiales más idóneos para la fabricación de módulos que sean utilizados en climas desérticos de alta radiación.

Tecnología al servicio de los datos

Con el propósito de perfeccionar el análisis técnico de la degradación en paneles fotovoltaicos en climas desérticos, efectuado en el proyecto Fondef, el Dr. Patricio Valdivia junto a las ingenieras Valentina Navarro y Valentina González, se encuentran desarrollando el proyecto de Ingeniería 2030 “Desarrollo de estándares y certificación de metodologías para componentes fotovoltaicos expuestos a climas de alta radiación”, en el cual se ha creado un software y hardware capaces de monitorear remotamente variables meteorológicas en tiempo real.

Este hardware consiste en la instalación de un dispositivo de monitoreo remoto de variables climáticas en cuatro estaciones meteorológicas correspondientes a plantas fotovoltaicas: Diego de Almagro, Finis Terrae, Santiago y PSDA (Plataforma Solar del Desierto de Atacama).

A meses de efectuada esta instalación ya se han visto reflejados resultados positivos. Según explica la sansana Valentina Navarro, “con estos dispositivos tenemos más control sobre las variables, ya que podemos estar revisando de manera remota y en tiempo real, lo que nos permite reaccionar a tiempo ante cualquier dificultad y a su vez mejora la mantención de los equipos”.

Para el Dr. Valdivia, director del proyecto, “este avance representa un hito en el tratamiento de datos, permitiendo un control más efectivo de los sensores y evitando periodos prolongados de inactividad que podrían generar lagunas en el análisis. Además, facilita el trabajo con los datos a distancia mediante una interfaz gráfica amigable para el usuario”.

El académico agrega que “hasta el momento, la implementación de la tecnología de monitoreo remoto 4G ha demostrado ser altamente exitosa en la obtención de datos limpios y de alta calidad. Esta mejora representa un avance significativo que nos permite afirmar que estamos en el camino correcto para abordar los desafíos asociados al estudio de tecnologías fotovoltaicas en climas complejos”.

Con esta tecnología, el equipo de trabajo espera poder robustecer la base de datos climáticos de campo, que alimentan los modelos de degradación desarrollados previamente en el proyecto Fondef.

Para el futuro, el equipo planea continuar trabajando con la caracterización de módulos expuestos a condiciones agresivas en laboratorios indoor, replicando fielmente las condiciones encontradas en el desierto de Atacama, acercándose lo más posible a la realidad de los módulos expuestos en condiciones reales de operación.

Innovación y trabajo internacional

Por su parte, el proyecto “Instalación de estructura para el estudio de comportamiento operacional de módulos fotovoltaicos-bifaciales tipo zebra de alta eficiencia en climas extremos”, liderado por el académico de la USM, Dr. Danilo Estay junto a las ingenieras Valentina Arias y Valeria Reyes, tiene como propósito contribuir a definir cuáles son los materiales más idóneos para la fabricación de módulos fotovoltaicos en climas desérticos de alta radiación.

El proyecto contempla un trabajo colaborativo con ISC Konstanz (International Solar Energy Research Center Konstanz e.V.), institución alemana que investiga y desarrolla tecnologías fotovoltaicas.

Según explica la sansana Valentina Arias, integrante del equipo que estuvo en este centro durante tres meses, “las condiciones climáticas que hay en el desierto chileno son muy interesantes para el instituto, por lo que manifestaron su disposición a trabajar en conjunto. Con este proyecto, ellos vieron una oportunidad de testear sus propios módulos de alta eficiencia y de la más alta tecnología en este tipo de clima, y nosotros nos hicimos responsables de definir la estructura y material en el cual estos módulos serán instalados”.

Un total de siete módulos gemelos llegaron desde Alemania para ser instalados por el equipo de la USM en el desierto. Para poder analizar su comportamiento y comparar los resultados con los de los módulos que el instituto tiene expuestos a ensayos indoor en Alemania, se utilizará el sistema de datos creado por el equipo del proyecto del Dr. Valdivia.

“Con el profesor Estay estamos trabajando con impresión 3D y con materiales de alta resistencia a la corrosión. La data entregada por el sistema nos sirve para poder analizar el comportamiento de los materiales utilizados en la estructura, con miras a poder conocer cuáles son los que realmente funcionan y se adaptan a las condiciones del país”, afirma Arias.

Para el Dr. Estay, “nuestro proyecto constituye una propuesta sólida para abordar los desafíos que la industria fotovoltaica tiene en climas desérticos. Además de potenciar el fortalecimiento de vínculos con instituciones internacionales como el ISC Konstanz, estamos contribuyendo a definir la lista de materiales para emprender en la fabricación de módulos con destino a climas similares al del desierto de Atacama”.

El director del proyecto agregó que, tras el periodo de exposición de los módulos, que se extenderá entre 4 a 6 meses, “esperamos poder evaluar el desempeño operacional en condiciones de alta radiación, con exposición en terreno y monitoreo de variables atmosféricas durante la exposición, con una revisión periódica de degradación y caracterización de desempeño final en el laboratorio”.

Con los resultados de este proyecto, se espera en el futuro poder dar continuidad a este trabajo a través del diseño de un sistema de seguimiento solar en estructura, desarrollando una estructura móvil con bajo desgaste y fácil producción.