El mercado global de la energía solar registró un crecimiento sin precedentes en 2023. Según datos del sector, el mercado de EPC para instalaciones solares montadas en suelo alcanzó un valor aproximado de 105,6 mil millones de dólares en 2023, y las proyecciones indican una expansión continua a una tasa de crecimiento anual compuesta superior al 4,2 % hasta 2032. - . Dentro de este mercado en expansión, los tornillos de tierra fueron ocupando un nicho cada vez más relevante.

Según Grand View Research, se prevé que el mercado mundial de tornillos de tierra crezca a una tasa de crecimiento anual compuesta del 11,2 % entre 2023 y 2030, impulsado en gran medida por el desarrollo de infraestructuras de energías renovables. -6 . Otro informe estimó el tamaño del mercado en aproximadamente 1,8 mil millones de dólares estadounidenses en 2023, con proyecciones que alcanzarían 3,4 mil millones de dólares para 2032. -.

En Europa, la adopción de tornillos de anclaje en aplicaciones solares alcanzó un hito en 2023. Los datos indican que el 62 % de las granjas solares europeas utilizó tornillos de anclaje para sus sistemas de montaje en 2023, y las proyecciones prevén que esta cifra aumente hasta el 75 % para 2025. -6 . En el Reino Unido, en particular, un impresionante 90 % de los proyectos de parques solares optaron por tornillos de tierra para sus sistemas de montaje en 2023, reduciendo el consumo de hormigón en más de 20.000 toneladas por proyecto. -6.

El Índice de Popularidad entre los Compradores de Aplicaciones Solares Internacionales de Alibaba correspondiente a enero de 2023 situó a los tornillos de suelo como la segunda categoría de productos más demandada, solo por detrás de los propios paneles solares, con un índice de demanda de compradores de 0,08. -1 . Esta clasificación pone de relieve el creciente interés mundial por las soluciones de cimentación con tornillos de tierra, tanto entre los compradores internacionales como entre los desarrolladores de proyectos solares.

Las licitaciones solares de Alemania de 2023 validaron aún más el cambio del mercado, ya que el 85 % de las ofertas adjudicadas exigían el uso de tornillos de anclaje para sus sistemas de montaje. -6 Esta preferencia regulatoria refleja las ventajas de rendimiento comprobadas de la tecnología y su alineación con los objetivos de sostenibilidad.

2. Por qué los tornillos de tierra superan a las cimentaciones tradicionales de hormigón

Los tornillos de anclaje han pasado a ser la solución de cimentación preferida para los sistemas fotovoltaicos solares instalados sobre el suelo, debido a que son rápidos, precisos y de bajo impacto. -14 En lugar de excavar y verter hormigón o hincar pilotes de acero, los instaladores atornillan anclajes de acero galvanizado en el suelo y fijan el sistema de montaje a soportes previamente alineados. El resultado es una base durable y conforme a la normativa, con menos interrupciones, una huella de carbono más baja y un plazo de construcción más corto. -14.

Beneficios ambientales

Las ventajas ambientales de los tornillos de tierra frente a los cimientos de hormigón son considerables. Los cimientos de hormigón emiten aproximadamente 1,2 toneladas de CO₂ por cada tonelada de material, mientras que los tornillos de tierra apenas generan 0,18 toneladas de CO₂ por tonelada, lo que representa una reducción del 85 % en las emisiones de carbono. -6 . Los tornillos de tierra también alcanzan una tasa de reciclabilidad superior al 95%, lo que respalda los principios de la economía circular en el sector de la construcción. -6.

El Pacto Verde de la Unión Europea, que establece una reducción del 55 % de las emisiones procedentes del sector de la edificación para 2030, ha acelerado la transición hacia alternativas de cimentación bajas en carbono, como los tornillos de tierra. -6 De manera similar, los objetivos de “Carbono Doble” de China han impulsado la demanda de alternativas al concreto en el sector de las energías renovables. -6.

Velocidad y eficiencia de la instalación

La escasez mundial de mano de obra en el sector de la construcción ha elevado los costos de manera significativa, con un aumento del 23 % en los costos laborales de la construcción en Estados Unidos entre 2020 y 2023. -6 Los tornillos de tierra abordan este desafío mediante una instalación sin excavación que es tres veces más rápida que los métodos tradicionales. -6.

Los tornillos de tierra están fabricados con acero galvanizado de alta calidad, lo que garantiza durabilidad, resistencia a la corrosión y compatibilidad ambiental. -13 Con esta tecnología, los paneles solares pueden instalarse en prácticamente cualquier tipo de terreno, incluidos suelos pantanosos o rocosos que resultarían difíciles de afrontar con cimientos de hormigón. -13.

El proceso de instalación no requiere soldadura ni procesamiento en obra, lo que reduce aún más los requerimientos de mano de obra y acelera los plazos del proyecto. -12 Cada máquina puede instalar hasta 200 tornillos de tierra por día, lo que mejora notablemente el rendimiento del proyecto en comparación con la instalación de cimientos de hormigón. -12.

Rendimiento estructural superior

Los tornillos de tierra destacan en aplicaciones solares gracias a su superior resistencia a las cargas laterales, ofreciendo una capacidad de carga ante el viento un 30 % superior a la de los cimientos tradicionales. -6 . Además, presentan una adaptabilidad excepcional al terreno, sin requerir preparación del sitio en pendientes inferiores a 25 grados. -6.

El diseño en espiral de los tornillos de tierra les permite penetrar y compactar el suelo circundante, lo que mejora la resistencia por fricción lateral y proporciona una elevada capacidad portante, resistencia al levantamiento y resistencia horizontal con una deformación mínima. -12.

En aplicaciones de resiliencia ante desastres, los tornillos de tierra superan con creces a los métodos tradicionales de cimentación. Los tornillos de tierra reducen las tasas de falla de cimentación a solo el 3 % en zonas inundables, frente al 18 % de los métodos tradicionales. -6 . El proyecto de refuerzo de diques de los Países Bajos de 2023 empleó sistemas de tornillos de tierra para elevar la resistencia a las inundaciones de los estándares de 50 años a los de 200 años. -6.

Flexibilidad de diseño y reutilización

A diferencia de las cimentaciones de hormigón, que son permanentes y requieren una demolición destructiva, los tornillos de tierra pueden retirarse en sentido inverso durante la desactivación o reubicarse cuando se modifican los planos, lo que favorece la circularidad y reduce los costos de restauración. -14 Esta reutilización resulta especialmente valiosa para instalaciones solares temporales o para proyectos en terrenos arrendados.

Los tornillos de anclaje también eliminan la necesidad de tiempo de curado del hormigón, lo que permite pasar de la fase de trazado a la de montaje en el mismo día. -14 Esta rapidez garantiza una menor incidencia de retrasos por condiciones meteorológicas, ya que los tornillos de anclaje pueden instalarse en climas fríos o húmedos, donde la colocación de hormigón resultaría imposible. -14.

3. Análisis de costos: tornillos de tierra frente a hormigón para proyectos solares

La competitividad en costos es uno de los principales impulsores del creciente uso de tornillos de anclaje para la instalación de paneles solares. Un análisis exhaustivo revela importantes ahorros económicos en múltiples aspectos.

Comparación de costos directos

En promedio, el costo del material de los tornillos de anclaje por sí solo permite ahorrar aproximadamente un tercio en comparación con las cimentaciones de hormigón. -48 . Cuando se tiene en cuenta todo el proceso de instalación —incluyendo la excavación, la remoción del suelo, el vertido de hormigón, el tiempo de curado y la gestión de los residuos—, las ventajas económicas resultan aún más evidentes.

Los datos del sector indican que los costos de instalación de tornillos de tierra son un 45 % inferiores a los de la instalación de pilotes de hormigón, y que los costos del ciclo de vida resultan un 37 % más bajos durante la vida útil del sistema. -6 Estos ahorros se deben a la reducción de los requerimientos de mano de obra, la eliminación de los costos de excavación y disposición de desechos, la finalización más rápida del proyecto y un mantenimiento continuo mínimo.

Factores del costo de instalación

El costo de los tornillos de tierra varía en función de varios factores, entre ellos el tipo de tornillo, su tamaño, la aplicación prevista, la ubicación geográfica y cualquier requisito adicional de instalación o de ingeniería. -46.

Para los sistemas fotovoltaicos de montaje en tierra de menor escala, los instaladores solares quizá no necesiten invertir en un análisis de ingeniería del suelo ni en los costos asociados a la obtención de permisos para el diseño por separado, lo que reduce aún más los costos del proyecto. - . Los tornillos de suelo requieren un menor par de apriete al hincarlos en el suelo y son menos propensos a romperse en terrenos más duros, lo que reduce el desgaste del equipo y los costos de reemplazo. -.

Ventajas en el costo del ciclo de vida

Más allá de la instalación inicial, los tornillos de tierra ofrecen importantes ventajas de costo a largo plazo. La estructura de acero galvanizado proporciona resistencia a la corrosión, lo que prolonga la vida útil de la cimentación hasta 50 años o más, siempre que se apliquen recubrimientos anticorrosivos adecuados. -6 . Esta durabilidad elimina los costos de mantenimiento y sustitución asociados a las cimentaciones de hormigón, que pueden agrietarse, asentarse o degradarse con el tiempo.

Los tornillos de anclaje también presentan costos de ciclo de vida un 30–40 % inferiores a los de los pilotes de hormigón, y al no requerir tiempo de curado resultan ideales para proyectos con plazos estrictos. -6 . En el caso de las granjas solares a gran escala, estos ahorros acumulados pueden ascender a millones de dólares a lo largo de la vida útil del proyecto.

4. Certificaciones y normas del sector en 2023

La maduración de la industria de los tornillos de anclaje para cimentaciones se vio marcada por importantes logros en materia de certificación durante 2023. Uno de los avances más destacados fue la aprobación, en febrero de 2023, del documento ICC Evaluation Service AC443 para Sistemas de Cimentación mediante Tornillos. -36.

Certificación ICC-ES AC443

La norma AC443 establece directrices para la evaluación de las capacidades admisibles de carga y de deformación de los sistemas de cimentación por tornillos utilizados para transferir cargas axiales de compresión, cargas axiales de tracción y cargas laterales desde las estructuras soportadas hacia el suelo circundante. -36 . Esta norma proporciona un marco riguroso para que los ingenieros y los instaladores garanticen que los cimientos de tornillos de tierra cumplan con los requisitos reglamentarios en todo Estados Unidos.

ISO y normas internacionales

Los tornillos de tierra fabricados para aplicaciones solares suelen cumplir con las especificaciones de la norma ISO 1461:1999 sobre galvanizado por inmersión en caliente, lo que garantiza una calidad constante y una protección contra la corrosión. -12 Los fabricantes realizan cálculos exhaustivos de verificación mecánica, simulaciones por software y pruebas de esfuerzo de terceros para validar el rendimiento del producto. -12.

Se realizan ensayos de carga estática, ensayos de compresión, ensayos de tracción y ensayos de presión lateral para evaluar la resistencia a la compresión, la estabilidad y la durabilidad de los productos de tornillos de tierra. -12 Estos rigurosos protocolos de ensayo brindan confianza a los desarrolladores e ingenieros de proyectos solares.

Cumplimiento del Código de Construcción

Los sistemas de tornillos de anclaje están diseñados para cumplir con los códigos de construcción reconocidos, incluidos el ASCE 7, el Código Internacional de Construcción y las normas Eurocódigo. -14 Esta conformidad simplifica los procesos de obtención de permisos y de inspección para proyectos solares, reduciendo las demoras administrativas y los costos.

5. Principales fabricantes y proveedores de tornillos de tierra

El mercado de tornillos de tierra en 2023 contó con una amplia variedad de fabricantes y proveedores que atendieron la creciente demanda de soluciones de montaje para energía solar.

Líderes de la industria global

El Grupo Schletter, líder mundial en el desarrollo y la fabricación de sistemas de montaje fotovoltaico, registró un notable aumento interanual del 162% en los ingresos de su segmento de montaje sobre suelo durante el tercer trimestre de 2023, alcanzando aproximadamente 50 millones de euros. -55 . Este crecimiento se debió al aumento de las instalaciones de seguidores solares y a grandes pedidos de sistemas fijos con inclinación procedentes de Alemania (105 MWp), la República Dominicana (50 MWp), Turquía (20 MWp), China y Corea del Sur. -55.

Fabricantes chinos

China sigue siendo una fuerza dominante en la fabricación de sistemas de montaje para energía solar. En 2023, entre los 15 principales fabricantes chinos de sistemas de montaje para energía solar se encontraban ALV Solar (Xiamen), Guoqiang Singsun Energy, ATEC Group, Trina Solar y Arctech. -59 Estas empresas ofrecen carteras de productos integrales que incluyen sistemas de montaje fotovoltaico para techos, instalaciones en suelo, cobertizos para vehículos y aplicaciones agrícolas.

Grace Solar se ha destacado como un proveedor de renombre de tornillos helicoidales para cimentación, fabricados en acero al carbono de grado Q235 y con acabado galvanizado por inmersión en caliente. -11 . Sus productos cuentan con conexiones de brida que permiten un desmontaje fácil, una alta resistencia de la unión y ajustabilidad para diversos entornos geológicos -11.

Fabricantes innovadores

StopDigging, una empresa sueca, se ha consolidado como un innovador líder en soluciones sostenibles para cimentaciones, con presencia global en los mercados europeos, Norteamérica, Australia y Nueva Zelanda, y cuenta con más de 130 socios instaladores autorizados. -44 . La empresa obtuvo la certificación BBA en el Reino Unido, lo que valida sus sistemas de tornillos de anclaje como una alternativa viable a los cimientos tradicionales y a las fundaciones de hormigón. -64.

En la India, los principales proveedores de estructuras de montaje en 2023 incluyeron Strolar Mounting Systems, Goodluck India, Raydean Industries y Arctech. - . Strolar representó el 18,5 % de la capacidad total suministrada en el primer semestre de 2023, ofreciendo soluciones tanto para montaje en tejado como en suelo. -.

6. Estudios de caso: Instalaciones solares reales que utilizan tornillos de tierra

Granja solar de Lilford Estate, Reino Unido

En 2023, se completó un proyecto solar transformador en la histórica finca de Lilford, en Northamptonshire, Reino Unido. El proyecto, que abarca una extensión de una milla de ancho, empleó tornillos de tierra StopDigging para fijar de manera segura los paneles solares al suelo. -64.

En lugar de los cimientos tradicionales de hormigón, que pueden resultar perjudiciales para el medio ambiente, el proyecto optó por tornillos de anclaje en el suelo para reducir la huella de carbono y facilitar la instalación y el mantenimiento. -64 . La instalación requirió 714 tornillos de anclaje, lo que la convierte en una de las mayores granjas solares de la región y genera una importante cantidad de energía limpia -64.

La opción ecológica se alinea con el compromiso de los propietarios de preservar la belleza natural del paisaje local. Los tornillos de tierra requieren una perturbación mínima del suelo y ofrecen la flexibilidad de reutilizar el terreno para otros fines en el futuro. -64.

Licitaciones solares alemanas

El proceso de licitación solar de Alemania en 2023 puso de manifiesto la creciente preferencia por los cimientos de tornillo para suelos, ya que el 85 % de las ofertas adjudicadas exigía su utilización. -6 . Esta preferencia regulatoria refleja las ventajas de rendimiento comprobadas de la tecnología, incluidas una capacidad superior frente a las cargas de viento y una mayor adaptabilidad al terreno.

Adopción de granjas solares en el Reino Unido

En el Reino Unido, en 2023 el 90 % de los proyectos de parques solares adoptaron tornillos de tierra para sus sistemas de montaje, reduciendo el consumo de hormigón en más de 20.000 toneladas por proyecto. -6 Esta adopción generalizada demuestra la madurez de la tecnología y su aceptación entre los desarrolladores e instaladores de energía solar.

7. Perspectivas futuras de los sistemas de montaje solar con tornillos de tierra

El futuro de los tornillos de anclaje para la instalación de paneles solares se presenta sumamente prometedor, impulsado por varias tendencias convergentes.

Proyecciones de crecimiento del mercado

La Agencia Internacional de Energía prevé que la capacidad solar mundial alcanzará 5.800 GW para 2030, de los cuales el 70 % requerirá sistemas de soporte instalados en tierra. -6 Esta enorme expansión de la infraestructura solar impulsará una demanda correspondiente de soluciones de cimentación eficientes y sostenibles.

Se prevé que el mercado mundial de tornillos de anclaje para suelos mantenga una tasa de crecimiento sostenida de aproximadamente el 7–8 % hasta 2030, respaldada por la creciente demanda del sector de las energías renovables y por la tendencia general hacia métodos de construcción más respetuosos con el medio ambiente. -.

Innovaciones tecnológicas

Los avances en la automatización y en la ciencia de los materiales están mejorando aún más el rendimiento de los tornillos de tierra. Los robots de instalación automatizados, que alcanzan una precisión de ±2 mm, y las aleaciones de alta resistencia con un límite elástico de 550 MPa han potenciado las capacidades de los tornillos de tierra. -6.

ScrewFast, de Suecia, lanzó un sistema inteligente de tornillos de anclaje con sensores de tensión integrados que reduce los costos de mantenimiento en un 70 %. -6 . Estas innovaciones apuntan a un mercado de tornillos de tierra cada vez más sofisticado.

Impulsores de la sostenibilidad

La industria global de la construcción se enfrenta a estrictas regulaciones sobre emisiones de carbono que favorecen alternativas de cimentación bajas en carbono. Los tornillos de tierra, que no requieren uso de hormigón, son más del 95 % reciclables y cuentan con procesos de instalación libres de carbono, se posicionan como una solución clave para una infraestructura sostenible. -6.

Integración con la construcción modular

Los tornillos de anclaje se adaptan perfectamente a los requisitos de la construcción modular, ofreciendo una instalación sin excavación y una funcionalidad plug-and-play. -6 Se prevé que la construcción modular represente más del 35 % de la demanda de tornillos de tierra hasta 2030. -6.