Cuando la energía solar se une a la ciencia: el papel de la monitorización fotovoltaica en la investigación aplicada

La línea que separa la innovación tecnológica de la investigación aplicada es cada vez más tenue en el panorama energético actual. Un ejemplo concreto procede de dos proyectos experimentales que emplean la tecnología Tigo para recopilar datos de rendimiento de alta resolución a nivel de módulo. Estos proyectos están promovidos por Energy4Climate (E4C), uno instalado en el observatorio atmosférico SIRTA (Site Instrumental de Recherche par Télédétection Atmoshpérique) en la región de París, y el otro en el Campus de la Universidad de la Polinesia Francesa (UPF).

El Centro Energy4Climate del Instituto Politécnico de París reúne a cerca de 30 laboratorios que trabajan en cuatro temas transversales para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero, mejorar la eficiencia energética, desplegar energías renovables y proponer políticas energéticas pertinentes. E4C desarrolla plataformas y demostradores para probar, en condiciones reales, métodos y soluciones de gestión y modelización. E4C cuenta con el apoyo del^3er Programme d'Investissements d'Avenir (ANR-18-EUR-0006-02) y los dos proyectos siguientes están cofinanciados por la Fundación de la Ecole polytechnique (Cátedra de Investigación "Défis Technologiques pour une Énergie Responsable" o "Retos Tecnológicos parauna EnergíaResponsable", financiada por TotalEnergies).

Proyecto nº 1 - Cuatro tecnologías fotovoltaicas a prueba en Tahití

El primero de los dos proyectos se desarrolla en el campus de la UPF en Tahití, un entorno tropical con condiciones especialmente difíciles: fuertes vientos, escasas precipitaciones estacionales y un alto riesgo de acumulación de polvo y suciedad en los módulos fotovoltaicos.

La planta incluye módulos fotovoltaicos monofaciales y bifaciales, lo que permite un análisis comparativo de su rendimiento en condiciones ambientales similares. La parte bifacial del sistema integra módulos de varios fabricantes, lo que permite evaluar distintas tecnologías y diseños en términos de rendimiento energético, fiabilidad y respuesta a condiciones variables. Se instalaron optimizadores Tigo TS4 para monitorizar el rendimiento de cada módulo individual -tensión, potencia y corriente- y transmitir los datos vía API a la plataforma de análisis datahub del E4C.

El objetivo es analizar con precisión el impacto de las condiciones ambientales en cada tipo de módulo. Para completar el cuadro, un avanzado sistema de monitorización ambiental proporciona datos de irradiación y temperatura de cada sección, lo que permite realizar análisis cruzados de gran precisión.

Proyecto nº 2 - Agrivoltaics y módulos bifaciales: Sinergias entre cultivos y fotovoltaica en Francia

La segunda instalación se encuentra en SIRTA, uno de los principales observatorios atmosféricos de Europa, con más de 200 instrumentos que vigilan continuamente el entorno atmosférico. La instalación forma parte del proyecto AgriPV-ER, que contribuye al Pôle National de Recherche sur l'Agriphotovoltaïsme (o "Centro Nacional de Investigación sobre Agrivoltaica") del INRAE. El proyecto cuenta con el apoyo de France 2030 y del PEPR TASE (22-PETA-0007).

Este proyecto se centra en la integración de la agricultura y la energía fotovoltaica. En Palaiseau, dentro del observatorio SIRTA, un sistema agrivoltaico combina el cultivo de alfalfa y trigo con la instalación de módulos fotovoltaicos bifaciales sobre los cultivos. Se han instalado más de 50 instrumentos para controlar las variables meteorológicas, edafológicas, de radiación y de estado fotovoltaico.

También en este caso, los optimizadores Tigo TS4 permiten recopilar datos detallados a nivel de módulo, lo que resulta esencial para analizar y modelar la interacción entre los ciclos de crecimiento de la planta y el rendimiento energético del sistema fotovoltaico.

Una de las conclusiones más interesantes del estudio se refiere a la variación estacional del albedo, es decir, la capacidad del suelo (o, en este caso, de la vegetación) para reflejar la luz solar. En las estaciones más suaves -y especialmente entre finales de marzo y principios de abril de 2025- se produjo un notable aumento del energía recuperada de los optimizadores, causado por el albedo irregular producido por la cubierta vegetal y el sombreado de algunos módulos fotovoltaicos provocado por los instrumentos desplegados. Durante este periodo, el crecimiento de las plantas alcanza su punto álgido y sombrea completamente el suelo: la variación en el color de las hojas y la distribución irregular crean reflejos de luz no uniformes, lo que hace que el papel del optimizador sea aún más crítico, no sólo para la supervisión del rendimiento, sino también para maximizar la producción de energía reduciendo el impacto del desajuste.

A medida que las plantas comienzan a marchitarse, su color cambia y el albedo disminuye progresivamente, lo que afecta inevitablemente a la producción de módulos bifaciales. Por otra parte, durante los meses de invierno, se producen picos aislados de albedo debido a nevadas breves, pero la producción global sigue siendo inferior debido a las condiciones meteorológicas desfavorables.

También hay que tener en cuenta que la planta está situada en una zona con un clima lluvioso y frecuentemente nublado, lo que provoca fluctuaciones naturales en la producción debidas a la nubosidad. Gracias a la electrónica de potencia de Tigo, no sólo se garantiza la máxima energía en todas las condiciones, sino que estas fluctuaciones también pueden controlarse con gran precisión, convirtiendo incluso las condiciones ambientales complejas y variables en datos valiosos para optimizar la eficiencia del sistema.

El papel de la tecnología Tigo en la investigación científica

"Los optimizadores Tigo TS4 proporcionan los valores que necesitamos para estudiar el rendimiento de cada módulo, como parte de un sistema mucho mayor", afirma Moira Torres, Postdoctorante en el Laboratorio GeePs (Laboratoire de Génie Electrique et Electronique de Paris), que forma parte de CentraleSupélec. "Esto nos permite comprender mejor cómo responden los módulos a las distintas condiciones ambientales y mejorar las previsiones de producción". Los datos extraídos de los optimizadores Tigo y procesados y visualizados a través de la plataforma Energy Intelligence, combinados con los datos medioambientales, no sólo se utilizan para validar los modelos existentes, sino también para desarrollar otros nuevos."

Conclusión: los datos impulsan la innovación

Estos proyectos ofrecen una confirmación importante: los datos proporcionados por la tecnología Tigo no sólo apoyan el funcionamiento cotidiano de los sistemas fotovoltaicos, sino que también se convierten en una herramienta clave para la investigación científica. En contextos muy diferentes, desde climas tropicales hasta paisajes agrícolas europeos, la optimización a nivel de módulo resulta esencial para comprender, predecir y mejorar el rendimiento de los sistemas fotovoltaicos del futuro.

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