El primer proyecto fotovoltaico de montaje flexible en tejados de China entra en operación; una tormenta de arena de nivel 13 destruye 200 MW de módulos fotovoltaicos en Kuqa.

Con el telón de fondo de la estrategia “doble carbono”, cada vez más consolidada en 2022, la industria fotovoltaica mantuvo su rápido crecimiento. Como el “esqueleto” de las plantas de energía fotovoltaica, el segmento de los sistemas de montaje vivió un año marcado por la iteración tecnológica y pruebas extremas. Desde la aplicación a gran escala de sistemas de montaje flexibles en entornos complejos —como plantas de tratamiento de aguas residuales, terrenos montañosos y proyectos híbridos de piscicultura‑fotovoltaica— hasta la destrucción de más de 200 MW de módulos fotovoltaicos provocada por una rara tormenta de arena en Kuqa, en la región autónoma de Xinjiang, la tensión entre la innovación tecnológica y la fiabilidad en materia de seguridad se convirtió en un eje central para el sector a lo largo de todo el año.

Sistemas de montaje flexibles: una “herramienta afilada” para un uso eficiente del suelo

Durante mucho tiempo, la industria fotovoltaica se ha visto limitada por la escasez de terrenos. En este contexto, los sistemas de montaje fotovoltaico flexibles, caracterizados por su “alto despeje y gran luz libre”, han ido ganando gradualmente popularidad en el mercado solar. Un sistema de montaje flexible es una estructura de gran luz que sostiene los módulos fotovoltaicos mediante cables flexibles pretensados anclados en ambos extremos. La luz entre anclajes suele oscilar entre 20 y 40 metros, pudiendo alcanzar hasta 100 metros. Los módulos pueden instalarse a una altura de 2 a 30 metros sobre el suelo, lo que permite un elevado despeje bajo los paneles y reducir el número de cimentaciones por pilotes. En comparación con los soportes fijos tradicionales, los sistemas flexibles aumentan significativamente la capacidad de disposición de los módulos, al tiempo que emplean menos acero, presentan un menor costo y exigen condiciones del terreno menos exigentes, maximizando así la eficiencia en el uso del suelo.

En 2022, los sistemas de montaje flexibles lograron aplicaciones innovadoras en varios proyectos emblemáticos en China. El 31 de julio, el proyecto fotovoltaico distribuido sobre cubierta de 6 MW en Fengzhu Textile, financiado por Guoneng (Fujian Jinjiang) Thermal Power Co., Ltd., fue conectado con éxito a la red, convirtiéndose en… El primer proyecto fotovoltaico de montaje flexible en tejados de China . La azotea contaba con numerosos lucernarios altos para la ventilación y la iluminación, espacios estrechos y una sombra significativa. Tras adoptar un sistema de montaje flexible, el número de módulos fotovoltaicos se incrementó en 7.359 dentro de la misma superficie, la potencia instalada aumentó en aproximadamente 4,3 MW y la generación anual de energía se elevó en 5,17 millones de kWh, logrando así un aprovechamiento total del espacio pese a las limitaciones de suelo.

Aún más notable, a finales de noviembre, el proyecto de la central eléctrica fotovoltaica del Estación de Tratamiento de Aguas Residuales de Beihu, desarrollado e invertido de manera independiente por el Instituto Central del Sur de China del Grupo de Ingeniería Energética de China, logró la conexión a la red en plena capacidad. Este proyecto batió múltiples récords nacionales: la mayor capacidad instalada de una planta de tratamiento de aguas residuales, el mayor número de soportes flexibles de gran luz distribuidos y la mayor luz única de un soporte flexible en China . Ubicado en el interior de la planta de tratamiento de aguas residuales de Beihu, en el distrito de Qingshan, ciudad de Wuhan, el proyecto cuenta con una capacidad total de 23,7 MW. Los módulos instalados sobre los tanques de sedimentación secundaria y los tanques biológicos se apoyan en sistemas de montaje flexibles pretensados, con una potencia instalada de 23,1 MW, una altura de las columnas de acero de 8 metros, una luz continua máxima de 730 metros y una luz simple máxima de 59,3 metros —actualmente la mayor luz simple de cualquier sistema de montaje flexible en China. En todo el proyecto se emplean aproximadamente 715 toneladas de acero y unos 165 km de cables de acero, lo que reduce de manera significativa el número de cimentaciones por pilotes y el consumo de hormigón, abaratando los costos; al mismo tiempo, la altura libre de 8 metros garantiza que el funcionamiento tanto de las instalaciones fotovoltaicas como de las de tratamiento de agua no se vea afectado.

En terrenos montañosos de pendiente pronunciada, los sistemas de montaje flexibles también mostraron ventajas singulares. El 16 de junio, un proyecto fotovoltaico híbrido hidro‑solar de 3 MW en Wuzhou, Guangxi, entró en su fase final. Situado en laderas irregulares y empinadas, con pendientes de entre 35 y 45 grados —donde resultaba difícil instalar sistemas de montaje tradicionales—, el equipo del proyecto optó por una solución de soporte flexible suspendida mediante cables, aprovechando al máximo la superficie disponible de la ladera.

El 24 de octubre, el Instituto de Estudios, Planificación, Diseño e Investigación del río Yangtsé anunció públicamente su tecnología de montaje fotovoltaico flexible, desarrollada de manera independiente. Reconociendo las limitaciones de las soluciones existentes —como la susceptibilidad a las vibraciones provocadas por el viento y la aparición de microfisuras en los módulos—, el equipo de I+D propuso de forma innovadora el concepto de “correa rígida para los módulos como elemento integral y estructura de cables flexible como soporte”, incorporando correas rígidas en un sistema de montaje flexible para proteger los módulos y, al mismo tiempo, aumentar la rigidez de la estructura de cables. El equipo ha solicitado más de diez patentes —tres ya concedidas— relacionadas con esta tecnología y prevé que la escala de aplicación supere los 100 MW ese mismo año. Asimismo, colaboró con la Universidad Tongji, la Universidad de Chongqing y otras instituciones en ensayos en túnel de viento para evaluar de manera sistemática el efecto aeroelástico de la estructura global, y llevó a cabo pruebas con modelos a escala 1:1 en Wuxi, con el fin de garantizar la seguridad y la fiabilidad.

El 8 de diciembre, en el XVIII Seminario de Energía Solar Fotovoltaica y Generación Fotovoltaica de China (CSPV), un subforo organizado por DAS Solar sobre “Tecnología de montaje flexible de gran luz y aplicaciones en múltiples escenarios” concluyó con éxito. Numerosos expertos señalaron que los proyectos de grandes bases en desiertos y regiones de Gobi constituirán un nuevo escenario de aplicación de gran importancia para la energía fotovoltaica china en los próximos 5 a 10 años, y que los sistemas de montaje flexibles pueden abordar eficazmente los problemas de elevada ocupación del suelo y de difícil reutilización multifuncional asociados a los soportes tradicionales, impulsando la difusión de modelos integrados “FV+”, como la agro‑FV, la forestal‑FV, la pesquera‑FV y la pastoral‑FV.

¿Flexible pero no lo suficientemente resistente? Los soportes flexibles se enfrentan a una prueba

Sin embargo, la fiabilidad de los sistemas de montaje flexibles también fue sometida a una severa prueba en condiciones reales en 2022. Según fuentes del sector, en un gran proyecto híbrido de piscicultura‑energía solar en el sur de China, algunos módulos instalados sobre soportes flexibles fueron arrancados por un viento que no superaba la intensidad de una tormenta de fuerza 10; se desconocía el estado de microfisuras de los módulos restantes. Aunque los datos técnicos del fabricante afirmaban que el sistema podía resistir tifones de fuerza 13 o superior, el rendimiento real quedó muy por debajo de lo prometido. Los informes señalan que más del 99 % de la nueva capacidad fotovoltaica mundial sigue utilizando sistemas de montaje tradicionales, mientras que los productos flexibles permanecen en una fase de demostración a pequeña escala, sin una validación extensa en campo. En particular, en regiones propensas a los tifones, los módulos pueden torsionarse y colisionar bajo vientos fuertes, lo que puede provocar microfisuras.

La tragedia de Kuqa: la tormenta de arena de nivel 13 activa una alerta de seguridad

Si el debate sobre la fiabilidad de los soportes flexibles fuera únicamente una discusión interna del sector, entonces una severa tormenta de arena ocurrida el 27 de noviembre en Kuqa, Xinjiang, habría sonado como una fuerte alerta para toda la industria de los sistemas de montaje fotovoltaico.

Ese día, Kuqa fue azotada por una tormenta de arena severa de nivel 13. Un gran proyecto de conversión de energía fotovoltaica en hidrógeno en construcción en Kuqa sufrió un colapso generalizado, que destruyó más de 200 MW de módulos fotovoltaicos, lo cual supuso una pérdida considerable. Este proyecto era, en aquel momento, el mayor del mundo en fase de construcción y el primer proyecto piloto de China a escala de 10.000 toneladas para la producción de hidrógeno a partir de energía fotovoltaica, con una inversión total cercana a los 3.000 millones de yuanes. La primera fase incluía 300 MW de capacidad fotovoltaica y estaba prevista inicialmente para su finalización y conexión a la red el 30 de octubre.

Videos y fotografías tomadas en el lugar mostraron que un gran número de sistemas de montaje para paneles fotovoltaicos se habían derrumbado, y la mayoría de los módulos resultaron dañados en diversos grados, algunos incluso completamente destrozados. Empleados de las empresas involucradas en la construcción señalaron que los graves daños se debieron a una combinación de factores: por un lado, condiciones climáticas extremadamente severas —con ráfagas de viento de nivel 13 o superior que duraron casi 12 horas—; por otro, la insuficiente consideración de las cargas de viento en la selección y el diseño de los módulos y los sistemas de montaje, especialmente dado que el proyecto utilizaba módulos de muy gran formato.

Tras el accidente, algunos análisis de los medios señalaron que el sistema de montaje ajustable manual utilizado en los módulos fotovoltaicos podría haber sido una de las principales causas de las elevadas pérdidas; dichos sistemas presentan una gran superficie expuesta al viento y, cuando se orientan contra la corriente, la parte posterior de los módulos soporta una fuerte presión positiva, lo que aumenta la probabilidad de fallos estructurales en condiciones de viento intenso. Zhang Haiping, presidente de Wuxi Haoyang New Energy Technology Co., Ltd., afirmó en una entrevista que el diseño de soporte ajustable manual empleado en el proyecto constituía una simple imitación de la tecnología patentada por su empresa, sin haber comprendido la esencia del diseño ni contar con experiencia en la aplicación de este tipo de soportes en zonas propensas a vientos fuertes.

Fuentes internas revelaron que, aunque el proyecto adoptó módulos de muy gran formato, el costo total no se incrementó de manera significativa. “Si se opta por una solución ambiciosa, es necesario estar en condiciones de asumir los riesgos correspondientes.” El entorno de laboratorio para módulos de muy gran formato difiere considerablemente de las condiciones reales al aire libre. “En zonas como Kuqa, donde las tormentas de arena son frecuentes, la presión del viento sobre los módulos resulta sumamente desigual. ¿Qué tipo de ensayos son necesarios para replicar las condiciones reales al exterior? No existen normas claras, ni a nivel internacional ni en China.”

Cabe destacar que otros proyectos fotovoltaicos de la zona, diseñados con sistemas de montaje distintos, permanecieron estables durante este fenómeno climático extremo, afectándose únicamente unos pocos módulos aislados. Este contraste subrayó la importancia crucial de seleccionar adecuadamente el sistema de montaje y de garantizar la calidad del diseño.

Primero las normas: la industria de los sistemas de montaje fotovoltaico entra en una era de normalización

Paralelamente al rápido desarrollo tecnológico y del mercado, la normalización de los sistemas de montaje fotovoltaico también registró avances significativos en 2022.

El 13 de mayo, la Administración Nacional de Energía aprobó y publicó la norma industrial “Directrices para la supervisión de la fabricación de sistemas de seguimiento y soportes para centrales fotovoltaicas” (NB/T 10931‑2022), que establece los requisitos técnicos para la supervisión de la fabricación de sistemas de seguimiento y soportes destinados a centrales fotovoltaicas, abarcando materias primas y componentes, procesamiento de piezas, ensamblaje del producto terminado y pruebas. La fecha de entrada en vigor fue el 13 de noviembre de 2022. La norma fue elaborada por China Datang Group New Energy Science and Technology Research Institute Co., Ltd., Arctech Solar y Fujian Antai New Energy Technology Co., Ltd., lo que marca el inicio de una etapa regulada en la supervisión de la fabricación de estructuras de montaje fotovoltaico.

En septiembre, la norma grupal “Directrices técnicas para el diseño e instalación de estructuras flexibles de soporte fotovoltaico” de la Asociación China de la Industria Fotovoltaica (CPIA) superó con éxito la pre‑revisión técnica. La norma fue liderada por Tongwei New Energy Engineering Design Chengdu Co., Ltd. y abarca disposiciones de diseño, cargas y combinaciones de cargas, sistemas estructurales, diseño de componentes, conexiones y uniones, diseño de cimentaciones, protección contra la corrosión y procedimientos de instalación. El grupo de expertos acordó por unanimidad que la norma, al tener en cuenta las características del sector existente de soportes flexibles y las condiciones locales, está adecuadamente elaborada, aporta orientación e innovación, y resultará de gran utilidad para el diseño e instalación de soportes flexibles. Al ser la primera guía sectorial para soportes flexibles, esta norma sentará las bases para la implementación y la expansión de esta tecnología.

El 4 de agosto, la CPIA organizó un seminario en línea sobre el estado de desarrollo y las perspectivas de aplicación de los sistemas de montaje y seguimiento fotovoltaicos, invitando a expertos del sector a analizar en profundidad temas como los escenarios de aplicación, los modos de operación, la rentabilidad y el estado de desarrollo de los sistemas de seguimiento inteligentes. Más de mil profesionales del sector siguieron la transmisión en directo.

Sistemas de rastreo: Incremento sostenido en la tasa de penetración

En 2022, la aplicación de sistemas de seguimiento en el mercado nacional también registró avances significativos. Según estadísticas de CPIA, impulsada por el notable aumento de la capacidad fotovoltaica instalada en suelo, la cuota de mercado de los sistemas de seguimiento en China alcanzó un nivel relativamente elevado del 12% en 2022. El informe anual de Arctech Solar indicó que sus envíos de sistemas de seguimiento en 2022 aumentaron un 43% respecto a 2021, lo que representa un importante crecimiento en la escala de las entregas.

Los sistemas de seguimiento pueden ajustar activamente la orientación de los módulos para seguir la posición del sol, maximizando la irradiación solar y logrando aproximadamente un 30 % más de generación eléctrica en comparación con los soportes fijos. A medida que se aceleran los grandes proyectos basados en desiertos y en la meseta de Gobi, se prevé que la tasa de penetración de los sistemas de seguimiento siga aumentando. Según estimaciones de instituciones, para 2025 el mercado total de sistemas de montaje alcanzará los 117,7 mil millones de yuanes, de los cuales el mercado de sistemas de seguimiento podría llegar a 65,1 mil millones de yuanes, con una tasa de crecimiento anual compuesta del 20,0 %. En los próximos cinco años, se espera que la tasa de crecimiento de los sistemas de seguimiento supere a la de los soportes fijos.

En los mercados internacionales, el 9 de noviembre, la empresa estadounidense GameChange Solar lanzó un nuevo sistema de montaje de inclinación fija para plantas fotovoltaicas instaladas en suelo, denominado MaxDensity. Con una configuración horizontal orientada de este a oeste, alcanza una tasa de cobertura del suelo de hasta el 98 % y puede soportar cargas de viento de hasta 120 mph y fuertes cargas de nieve. La compañía afirma que su costo global puede llegar a tan solo 0,029 USD por vatio.

En diciembre, la empresa de tecnología solar Erthos, con sede en Arizona, firmó un acuerdo con el desarrollador texano Industrial Sun para construir una planta fotovoltaica de más de 100 MWdc instalada sobre suelo en Texas. A diferencia de los sistemas de montaje tradicionales, que requieren entre 5 y 6 acres por megavatio, la solución “montada sobre suelo” de Erthos necesita menos de 2,5 acres por megavatio, lo que más que duplica la densidad energética respecto a los sistemas convencionales, al tiempo que reduce el costo nivelado de la electricidad solar. Este proyecto se convirtió en el contrato más grande que Erthos había obtenido hasta la fecha.

En Canadá, la empresa de ingeniería, adquisiciones y construcción Dependable Group of Companies instaló una cartera de proyectos solares de 48 MW en Alberta, utilizando sistemas de montaje de inclinación fija Solar FlexRack. Se espera que el proyecto suministre energía limpia a más de 22.000 hogares.

La reducción de costos no debe realizarse a expensas de la seguridad de las centrales eléctricas.

Al revisar el año 2022, la industria de los sistemas de montaje para energía fotovoltaica registró avances significativos en innovación tecnológica, ampliación de escenarios de aplicación y despliegue a gran escala. Sin embargo, la dolorosa lección del proyecto de Kuqa recuerda a todo el sector que las exigencias de reducción de costos no deben comprometer la seguridad de las plantas de generación eléctrica. Como señaló China Energy News en su informe: “La innovación es la fuerza motriz del desarrollo industrial, pero la rigurosidad es el requisito básico para un desarrollo sostenible del sector.”

En zonas propensas a fenómenos meteorológicos severos, la instalación de módulos de muy gran formato y el empleo de nuevas soluciones en sistemas de montaje exigen una mayor prudencia. Las plantas fotovoltaicas, como infraestructuras concebidas para operar durante 25 años, dependen de la calidad del diseño, la selección y la ejecución de sus sistemas de montaje para garantizar su seguridad, fiabilidad y rentabilidad a lo largo de todo su ciclo de vida. Con la aplicación de normas pertinentes y la acumulación de experiencia en el sector, se prevé que los sistemas de montaje fotovoltaico logren un mejor equilibrio entre la innovación tecnológica y la seguridad y fiabilidad, brindando un apoyo aún más sólido a los objetivos de “doble carbono” de China.