I. Innovación tecnológica: los soportes flexibles rompen los cuellos de botella tradicionales

En agosto de 2022, el primer proyecto fotovoltaico de montaje flexible en cubierta de China —el proyecto solar distribuido de 6,00264 MWp en Fengzhu Textile, ubicado en la ciudad de Jinjiang, e invertido y construido por la Compañía de Energía Térmica de Fujian Jinjiang, perteneciente al Grupo Nacional de Energía— logró con éxito su conexión a la red. El proyecto se encuentra en las instalaciones de la nueva planta de Fengzhu Textile, situada en el Parque Andong de la ciudad de Jinjiang, y aprovecha aproximadamente 47.000 metros cuadrados de cubiertas de talleres y dormitorios para instalar un sistema fotovoltaico solar distribuido, operando bajo el modelo de “autoconsumo con excedente vertido a la red”.

El mayor avance técnico de este proyecto radica en la aplicación innovadora de soportes flexibles. Los techos del taller presentaban condiciones complejas, con alturas de las lamas de iluminación que alcanzaban los 5 a 6 metros, lo que provocaba una sombra pronunciada sobre los módulos fotovoltaicos instalados en la cubierta. Para maximizar la capacidad instalada dentro del limitado área del tejado, el proyecto optó por una solución de montaje flexible: se erigieron columnas de acero sobre las columnas de hormigón del techo del taller de tintorería, y los módulos fotovoltaicos se fijaron mediante abrazaderas a cables de acero sometidos a tensión.

En comparación con los soportes fijos tradicionales, la solución de montaje flexible permitió una instalación continua en grandes superficies a lo largo de toda la planta, albergando 11.116 módulos fotovoltaicos. Esto representó un incremento de 7.359 módulos y cerca de 4,3 MWp de capacidad adicional, lo que generó 5,17 millones de kWh adicionales anualmente. La potencia instalada del proyecto fue de 6,00624 MWp, con una producción media anual de 6,9868 millones de kWh. Tras su puesta en servicio, se prevé ahorrar aproximadamente 2.291,67 toneladas de carbón estándar al año, reducir las emisiones de polvo en unas 1.900,41 toneladas y disminuir las emisiones de CO₂ en torno a 6.965,84 toneladas.

En comparación con los soportes fijos convencionales, el sistema de montaje flexible ofrece vanos amplios y ajustables. En la misma superficie de terreno, la capacidad de módulos fotovoltaicos de los soportes flexibles es aproximadamente tres veces superior a la de los soportes fijos. Expertos del sector señalan que los soportes flexibles presentan ventajas como una disposición más versátil, una mayor eficiencia en la generación de energía, una buena resistencia a las fisuras, un menor consumo de acero y una carga más reducida. Pueden emplearse en terrenos complejos, como llanuras tidales, estanques piscícolas, plantas de tratamiento de aguas residuales, montañas escarpadas, laderas áridas y balsas, lo que les confiere amplias perspectivas de aplicación.

En cuanto a la tecnología patentada, en 2022 también se lograron avances significativos. En marzo de 2022, un proyecto titulado “I+D y aplicación de un conector de soporte de instalación rápida para estructuras de montaje fotovoltaico” superó la evaluación de logros científicos y tecnológicos. Se desarrolló una estructura de instalación rápida que fija los rieles a las vigas de soporte, flexible, sencilla, estable y confiable, capaz de compensar las diferencias de altura provocadas por terrenos irregulares. En julio de 2022, el Instituto de Diseño Eléctrico de Yunnan del Grupo de Ingeniería Energética de China obtuvo tres nuevas patentes nacionales de modelo de utilidad, entre ellas “Un soporte fotovoltaico de ángulo ajustable”, adecuado para pequeños proyectos fotovoltaicos. Gracias a componentes mecánicos simples y fiables que permiten regular el ángulo de inclinación de los módulos fotovoltaicos, este sistema aumenta notablemente la captación de radiación solar durante los meses de verano y otoño, ofreciendo una instalación sencilla, una estructura compacta, un manejo práctico y una alta rentabilidad.

II. Principales aplicaciones: prácticas innovadoras en escenarios complejos

En la segunda mitad de 2022, la tecnología fotovoltaica de montaje flexible logró importantes avances en aplicaciones de gran escala y alta complejidad. El proyecto más representativo fue el sistema fotovoltaico distribuido instalado en la planta de tratamiento de aguas residuales de Beihu, en Wuhan, que fue invertido y desarrollado de manera independiente por el Instituto de Diseño de Energía Eléctrica del Centro-Sur de China, perteneciente al Grupo de Ingeniería de Energía de China. Ubicado en la planta de tratamiento de aguas residuales de Beihu, en el distrito de Qingshan, en Wuhan, se trata de uno de los proyectos clave de la iniciativa “Protección del Río Yangtsé”.

El proyecto cuenta con una capacidad total de 23,7 MWp, abarcando aproximadamente 115.000 metros cuadrados. Bajo condiciones de irradiación solar adecuadas, genera alrededor de 23.000 kWh por hora, cubriendo cerca del 20 % de la demanda eléctrica diaria de la planta para sus operaciones de producción. Los módulos fotovoltaicos se han instalado sobre los techos de edificios existentes y sobre tanques de agua. Sobre los decantadores secundarios y los tanques biológicos se empleó un sistema de montaje flexible pretensado, con una capacidad instalada de 23,1 MWp, una altura de columnas de acero de 8 metros, una luz continua máxima de 730 metros y una luz máxima individual de 59,3 metros —la mayor luz individual de cualquier sistema doméstico de montaje flexible. El conjunto del sistema de montaje requirió aproximadamente 715 toneladas de acero y 165 kilómetros de cables de acero, lo que redujo significativamente el uso de pilotes y hormigón.

El proyecto batió varios récords nacionales: la mayor capacidad instalada entre todas las plantas de tratamiento de aguas residuales del país, el mayor número de soportes flexibles de gran luz distribuidos y la mayor luz única para un soporte flexible. Tras su conexión a la red, generará aproximadamente 22 millones de kWh de electricidad verde al año durante un período de operación de 25 años, toda ella destinada a la propia producción de la planta, lo que permitirá ahorrar unas 8.000 toneladas de carbón y reducir las emisiones de CO₂ en torno a 20.000 toneladas anuales.

El mayor desafío durante la fase de diseño fue lograr una integración perfecta entre el sistema de tratamiento de aguas residuales y la tecnología fotovoltaica. Las plantas de tratamiento de aguas residuales suelen constar de estructuras de tanques de gran luz, que las soluciones fotovoltaicas convencionales no pueden soportar. Además, la construcción de nuevos sistemas fotovoltaicos no podía implicar excavaciones a gran escala que interrumpieran las operaciones normales de la planta. Por ello, el proyecto debió adoptar una configuración de “estructura elevada”, con altos voladizos, grandes luces y cimentaciones mínimas. El equipo de diseño descartó las cerchas metálicas tradicionales y optó por una solución de montaje flexible de gran luz, basada en pretensado. En los dos extremos de estos montajes flexibles se empleó una estructura compuesta por “columna en espiga + pilotes de tubo pretensados”, insertando pilotes en áreas reducidas para completar el diseño de los extremos. La dificultad más importante se presentó en el área del decantador secundario, donde el montaje flexible debía abarcar un tanque de 55 metros de diámetro. Tras evaluaciones reiteradas, el equipo optó por una estructura de cercha cableada, logrando así un montaje flexible de pretensado con una sola luz de 59,3 metros —una primicia en China.

Durante la fase de construcción, los exhaustivos estudios geofísicos evitaron daños a la tubería ocasionados por las obras de pilotaje. En el área del tanque biológico, las columnas de acero se colocaron de manera ingeniosa aprovechando la estructura de la pared superior del tanque, y un método de instalación mediante carros permitió establecer un tramo continuo de 730 metros con soportes flexibles, sin modificar la estructura original. La planta de tratamiento de aguas residuales no interrumpió sus operaciones durante todo el período de construcción. El despeje de 8 metros garantizó que la generación fotovoltaica y las operaciones de tratamiento de agua funcionaran de forma independiente, lo que contribuyó a que la planta avanzara hacia un desarrollo sostenible, redujera costos y mejorara su eficiencia.

En noviembre de 2022, también se inició la instalación del mayor proyecto fotovoltaico de montaje flexible de China sudoccidental. Ubicado en la provincia de Yunnan y con una capacidad total de 150 MW, el parque fotovoltaico cuenta con 50 campos solares que emplean una combinación de estructuras fijas y flexibles; de ellos, más de 100 MW corresponden a sistemas de montaje flexible, lo que lo convierte en el mayor proyecto fotovoltaico de montaje flexible de la región sudoccidental de China.

III. Desarrollos internacionales: Tesla reanuda su programa de energía solar en techos

En el mercado internacional, 2022 también registró importantes avances en las soluciones de montaje solar para techos. Según Electrek, Tesla planeaba reactivar su programa de paneles solares para techos en el cuarto trimestre, asociándose con un promotor inmobiliario estadounidense para instalar Solar Roof y Powerwall en Austin, lo que podría convertir a esta ciudad en la primera comunidad solar de Tesla del mundo.

El proyecto se centra en viviendas nuevas en Easton Park, Austin, Texas. Ya en 2021, Tesla firmó acuerdos con dos empresas inmobiliarias, Brookfield y Dacra, para desplegar techos solares y Powerwalls a gran escala en una nueva comunidad de Austin, desarrollando así una amplia comunidad solar de Tesla. Aunque los promotores no revelaron el número exacto de viviendas nuevas, la industria consideró ampliamente que este era un paso importante para que los techos solares de Tesla ingresaran al mercado de las viviendas nuevas.

La energía solar en techos es una modalidad de BIPV (fotovoltaica integrada en edificios). El producto incorpora células fotovoltaicas en vidrio templado, funcionando tanto como techo como generador de electricidad. Tesla también diseñó accesorios, ventilaciones y lucernarios personalizados para maximizar la uniformidad del color y el aspecto estético. Tesla ha estado probando el Solar Roof v3.5 en las viviendas de sus empleados; de resultar exitosa, la nueva versión podría mejorar la durabilidad y la facilidad de instalación respecto a la versión v3.

El proyecto del techo solar de Tesla no ha estado exento de contratiempos. En julio de 2022, Electrek informó que Tesla había suspendido la mayoría de las instalaciones de techos solares, con un avance muy por debajo de los objetivos. Musk había previsto producir 1.000 techos solares por semana para finales de 2019, pero los datos mostraron que en el segundo trimestre Tesla instaló apenas 2,5 MW de techos solares —alrededor de 23 por semana, menos del 3 % de la meta. A pesar de ello, Tesla no se rindió y reactivó el proyecto. Un residente de Easton Park señaló que optó por el paquete solar de Tesla principalmente porque el techo solar genera más electricidad de la que necesitan a diario, lo que les permite vender el excedente a la red —“un ingreso pasivo a largo plazo”.

Además, en enero de 2022, Luisiana vio instalarse su primer sistema Tesla Solar Roof por parte de Solar Alternatives. El sistema incluye 291 módulos solares Tesla SR60T1 con una capacidad total de 17,46 kW y dos baterías domésticas Powerwall. La instalación estuvo influenciada por el clima local: tras el paso del huracán Ida por Luisiana en el verano de 2021, alrededor de 1,2 millones de clientes sufrieron cortes de electricidad. Las condiciones climáticas extremas han llevado a un mayor número de hogares a optar por soluciones solares que incorporan almacenamiento de energía.

IV. Panorama del mercado: alto crecimiento impulsado por el apoyo de las políticas públicas

En 2022, el mercado chino de montajes solares en tejados siguió registrando un rápido crecimiento, impulsado por el apoyo político y la demanda de instalación. Según los datos publicados por la Administración Nacional de Energía, la nueva capacidad fotovoltaica conectada a la red en China alcanzó 87,4 GW en 2022, de los cuales 51,11 GW correspondieron a la generación distribuida (incluidos 25,25 GW de energía fotovoltaica residencial distribuida). La nueva capacidad distribuida aumentó un 74,5% interanual. A finales de 2022, la capacidad fotovoltaica total acumulada conectada a la red llegó a 392,04 GW, de los cuales 157,62 GW correspondían a la generación distribuida.

Por región, en el primer semestre de 2022, Shandong, Henan y Hebei encabezaron la incorporación de nueva capacidad fotovoltaica distribuida, con 3.413 MW, 3.078 MW y 2.745 MW, respectivamente. En el segmento residencial, Henan lideró con 2.323 MW de nueva capacidad, seguido por Hebei con 2.291 MW, mientras que Shandong, históricamente la provincia líder, pasó al tercer lugar con 1.917 MW. La desaceleración en Shandong se debió principalmente al aumento de los costos del sistema y a las dificultades para mantener el modelo de “préstamo solar”.

En términos de tamaño del mercado, el mercado chino de estructuras para paneles fotovoltaicos se recuperó hasta alcanzar aproximadamente 17,5 mil millones de yuanes en 2021, con una tasa de crecimiento interanual del 51,91%. Con el continuo aumento de las instalaciones fotovoltaicas, se prevé que el tamaño del mercado alcance los 19 mil millones de yuanes en 2022. A nivel mundial, el mercado de sistemas de montaje para energía solar fotovoltaica fue valorado en aproximadamente 13,368 mil millones de dólares en 2022. El mercado de montajes solares para techos se estimó en 2,5 mil millones de dólares en 2022 y se proyecta que llegue a 5 mil millones de dólares para 2030.

En el plano de las políticas, tras la eliminación gradual de los subsidios nacionales en 2022, los subsidios locales se convirtieron en un importante motor del mercado de la energía fotovoltaica distribuida. Según Polaris Solar PV Network, hasta mayo de 2022, 38 gobiernos locales habían implementado políticas de subsidios fotovoltaicos que abarcaban tanto a usuarios residenciales como industriales. El subsidio inicial más elevado alcanzó 1 yuan por vatio, y el subsidio más alto a la tarifa de inyección fue de 0,45 yuan por kilovatio‑hora. Zhejiang y Guangdong fueron las provincias que otorgaron la mayor cantidad de subsidios.

En términos de penetración, a medida que la aceptación del mercado por los seguidores solares fue aumentando, la tasa de penetración de estos dispositivos en China pasó del 16 % en 2019 al 18,7 % en 2020 y alcanzó el 21,56 % en 2021, con una tasa de penetración prevista del 23 % para 2022. Varios analistas consideran que, a medida que los seguidores solares se vuelvan más fiables y menos costosos, y que las condiciones de paridad de red lleven a los propietarios de plantas a priorizar la eficiencia de generación, la participación de los seguidores seguirá aumentando de manera sostenida.