Diseños de estructuras para paneles solares: las innovaciones tecnológicas marcan nuevas tendencias en los sistemas de montaje fotovoltaico
2024-09-25
Con el auge de la industria global de las energías renovables, los sistemas de montaje para paneles solares —que constituyen el “esqueleto” y la “base” de los sistemas fotovoltaicos (PV)— han experimentado en 2024 una intensa ola de innovación tecnológica. Desde la evolución inteligente de los seguidores solares hasta la amplia aplicación de materiales ligeros, y pasando por la profunda integración de estructuras de montaje flexibles con aplicaciones multi‑escenario, el diseño de los sistemas de montaje solar está atravesando actualizaciones iterativas sin precedentes. Este artículo revisa de manera sistemática las tendencias más recientes y los logros innovadores en el diseño de sistemas de montaje solar durante 2024, ofreciendo una referencia técnica integral para los profesionales del sector.
1. Rastreadores: un salto de lo fijo a lo inteligente
Los seguidores solares están reemplazando rápidamente a los sistemas de montaje fijo tradicionales como herramienta clave para reducir costos y mejorar la eficiencia en las plantas fotovoltaicas. Los datos indican que, al mantener los módulos fotovoltaicos en el ángulo óptimo de incidencia respecto al sol, los seguidores aumentan la generación de energía entre un 15 % y un 20 %, con rendimientos aún mayores cuando se combinan con sistemas de seguimiento inteligentes. Los expertos del sector coinciden en que el mercado de estructuras de montaje fotovoltaico está acelerando su evolución, pasando de configuraciones fijas a sistemas de seguidores. Según Dongfang Fortune Securities, se prevé que los envíos mundiales de seguidores alcancen 95 GW, 115 GW y 135 GW entre 2024 y 2026, mientras que el mercado chino mantendrá una tasa de crecimiento anual compuesta superior al 20 % durante los próximos cinco años.
En el plano técnico, las cadenas de accionamiento, la ingeniería eólica y el control eléctrico inteligente se reconocen como las tres tecnologías clave de los sistemas de seguimiento. El doctor Qiang Shengguan, jefe del Centro de Investigación en Tecnología de Estructuras de Montaje de Trina Solar, señaló que el desarrollo de los seguidores ha estado impulsado desde siempre por la innovación en los sistemas de cadenas de accionamiento, que abarcan tanto los actuadores como las tecnologías de articulación. Los principales desafíos del sector se centran en las compensaciones entre la reducción de cargas, la supresión de vibraciones y el control de costos, así como en la estrecha interrelación entre la I+D de productos, su aplicación y la ingeniería eólica.
En respuesta, los líderes del sector están acelerando los avances tecnológicos. TrinaTracker, mediante mejoras en el accionamiento eléctrico, ha aumentado la rigidez torsional, distribuido las cargas de la viga principal y elevado de manera significativa las velocidades críticas del viento, reduciendo eficazmente las cargas sobre los módulos entre un 30 % y un 50 %. Sus rodamientos esféricos patentados a nivel mundial y el método de conexión por contracción de tubos con ángulos de gran radio y remaches mejoran la calidad del proyecto al tiempo que reducen notablemente los costos de instalación.
En el mercado internacional, el seguidor de seguimiento del terreno XTR de Nextracker ha superado los 12 GW en todo el mundo. El recién actualizado XTR 1.5 duplica la capacidad de seguimiento del terreno, adaptándose a pendientes de hasta el 15 % y reduciendo considerablemente los requisitos de nivelación del terreno. En importantes ferias como SNEC e Intersolar 2024, FTC Solar presentó su seguidor uniaxial 2P de la serie Voyager, que incorpora un método patentado de montaje rápido de módulos Slide & Glide, capaz de instalar un único módulo fotovoltaico en 60 segundos y de disminuir en un 56 % el número de pilotes por megavatio.
2. Estructuras de montaje fotovoltaico flexibles: una solución innovadora para escenarios complejos
El sistema de montaje fotovoltaico flexible, otro de los principales avances tecnológicos de 2024, ha captado una amplia atención por su adaptabilidad y eficiencia en entornos complejos. Al emplear cables de acero como estructuras portantes, este tipo de soporte permite vanos amplios y una elevada distancia al suelo, lo que lo hace especialmente adecuado para aplicaciones como la agrovoltaica, la aquavoltaica, las plantas de tratamiento de aguas residuales y otros escenarios especiales.
En 2024, Arctech lanzó el primer sistema de seguidores flexibles de accionamiento paralelo multipunto inalámbrico del mundo, denominado “Tianrou”, que integra tecnología de seguimiento inteligente en un diseño de estructura de montaje flexible. El producto alcanza una separación de 10 metros, una gran luz de 35 metros y la capacidad de adaptarse a pendientes de hasta el 60%, al tiempo que adopta una estructura trapezoidal de cuatro cables, única en el sector, que ofrece mayor estabilidad y resistencia a la torsión. El número de pilotes de anclaje en los bordes se reduce en un 17%, y el número de pilotes por MW llega a tan solo 80, lo que optimiza significativamente los costos del sistema.
El diseño de estructuras de montaje flexibles para paneles fotovoltaicos logró avances tanto académicos como industriales en 2024. El desarrollo de estos sistemas exige una evaluación integral de la estabilidad estructural, la resistencia a las intemperies, la ligereza y la resistencia mecánica, con el fin de garantizar su fiabilidad a largo plazo bajo diversas condiciones climáticas. En abril de 2024, LONGi solicitó y, en diciembre, obtuvo una patente para la “Estructura de anclaje de montaje flexible para paneles fotovoltaicos y sistema de generación de energía fotovoltaica”, lo que abre una nueva vía tecnológica para asegurar la seguridad estructural de los sistemas de montaje flexibles.
3. Innovaciones en materiales: La reducción de peso y la resistencia a la corrosión van de la mano
Los avances en la ciencia de los materiales han aportado nueva vitalidad al diseño de estructuras de soporte para paneles solares. En 2024, se registraron múltiples innovaciones en los materiales utilizados para estas estructuras, centradas en tres objetivos clave: ligereza, alta resistencia y resistencia a la corrosión.
En el ámbito de los materiales siderúrgicos, Shanxi Jianlong desarrolló con éxito una banda de acero de alta resistencia, grado 550 MPa, recubierta con zinc‑aluminio‑magnesio, denominada S550GD+ZM. En comparación con los materiales tradicionales, este producto reduce el espesor de las correas a 1,8 mm y el de las columnas a 2,0–2,5 mm, logrando una reducción global del peso del 12 %, lo que disminuye los costos de material y la dificultad de instalación. Con un espesor de recubrimiento no inferior a 275 g/m², ofrece una protección fiable para estructuras de montaje fotovoltaico durante más de 25 años. Asimismo, Chengde Vanadium and Titanium ha obtenido resultados destacados en acero para estructuras fotovoltaicas, cubriendo toda la gama de dimensiones con un espesor mínimo de 1,5 mm y una resistencia máxima de 800 MPa. Sus productos se caracterizan por su aplicación sin pintura, su bajo peso y su elevada resistencia; en los primeros diez meses de 2024, sus volúmenes de ventas aumentaron un 8 % interanual.
El sector de los materiales compuestos también ha registrado importantes avances. King Strong Intelligent Composite Materials ha solicitado una patente para un sistema de soporte de canalones fotovoltaicos compuesto modificado con grafeno, que emplea materiales compuestos de resina de red interpenetrante combinados con la modificación mediante grafeno, logrando ligereza, alta resistencia, bajo costo y una excelente resistencia a la corrosión y al envejecimiento. Asimismo, los sistemas de montaje fotovoltaico compuestos ligeros y anticorrosivos fabricados con GFRP ofrecen ventajas como su peso reducido, una buena resistencia a las intemperies y la ausencia de necesidad de mantenimiento posterior, convirtiéndose en una nueva opción para el sector.
4. Diseño adaptativo a la topografía: habilitación de plantas fotovoltaicas en paisajes complejos
A medida que la tierra plana de alta calidad escasea cada vez más, un número creciente de proyectos solares se enfrenta a terrenos complejos. Los diseños tradicionales de seguidores solares requieren una importante nivelación del terreno en zonas onduladas, un proceso que no solo resulta costoso sino también perjudicial para el medio ambiente. La tendencia innovadora para 2024 consiste en adaptar los seguidores directamente al relieve del terreno, reduciendo al mínimo las labores de nivelación.
Esta tendencia ha sido adoptada de manera activa por los principales fabricantes. El sistema XTR de Nextracker puede instalarse a lo largo de pendientes naturales, minimizando el impacto ambiental, reduciendo los riesgos del proyecto y acelerando los plazos de ejecución. Los seguidores de Nevados soportan variaciones angulares de hasta 15° entre pilares, lo que brinda una gran flexibilidad para proyectos en terrenos complejos.
A nivel nacional, TrinaTracker está desarrollando seguidores solares flexibles, adaptables a diversos tipos de terreno, con un lanzamiento previsto para 2025. En la feria SNEC 2024, Antai Energy presentó su seguidor de la serie 2P Universal, que alcanza un rango de rotación este‑oeste de ±60° en terrenos ondulantes con pendientes de hasta 11° en dirección norte‑sur, garantizando una mayor generación de energía en distintos tipos de terreno. El seguimiento del terreno se ha convertido en una de las tendencias de desarrollo más cruciales en la industria de los seguidores solares.
5. Cocheras solares y BIPV: aplicaciones diversificadas del diseño de estructuras de soporte
Los escenarios de aplicación de los sistemas de montaje para energía solar siguieron diversificándose en 2024. Los aparcamientos solares, que combinan la generación de electricidad con la función de sombreado, captaron una atención creciente en el mercado a nivel mundial. En la feria RE+ 2024, los aparcamientos solares se convirtieron en un tema de gran relevancia, y numerosos expositores presentaron nuevos productos de este tipo. El diseño del sistema de montaje para aparcamientos solares debe soportar los módulos fotovoltaicos, al tiempo que garantiza la estructura de sombreado y la seguridad frente a cargas, lo que impone exigencias más elevadas en cuanto a la resistencia estructural.
Al mismo tiempo, la Fotovoltaica Integrada en Edificios (BIPV), como una integración profunda entre el diseño de los soportes y la estética arquitectónica, siguió avanzando en 2024. La BIPV exige que el sistema fotovoltaico y el edificio se diseñen y construyan de manera simultánea, logrando una integración perfecta entre la funcionalidad fotovoltaica y la forma arquitectónica, al tiempo que se genera energía limpia. Estudios demuestran que las soluciones integradas de BIPV pueden mejorar significativamente la eficiencia energética, con ahorros de hasta un 122 % y un periodo de recuperación de la inversión de 14 a 18 años. La incorporación de estructuras fotovoltaicas flexibles amplía las posibilidades de diseño de la BIPV —en fachadas, cubiertas, elementos de sombreado, entre otros—, alcanzando una unidad entre la función fotovoltaica y la forma del edificio. Varios casos de proyectos de BIPV surgidos en 2024 evidencian que los sistemas de BIPV adecuadamente diseñados y aplicados no solo mejoran la eficiencia energética del edificio, sino que también prolongan su ciclo de vida, ofreciendo un nuevo paradigma para la fusión entre la estética arquitectónica y la energía limpia.
6. Innovación en patentes y normalización: Construyendo una nueva base para la industria
2024 fue un año próspero para las patentes en el sector de los sistemas de montaje solar. S-5! obtuvo 50 patentes a nivel mundial solo en 2024, abarcando la Unión Europea (12), Estados Unidos (8), China (9), India (6) y otros países y regiones, lo que eleva su cartera total de patentes a 194. Su más reciente solución de montaje solar sin rieles, Protea PV, diseñada específicamente para cubiertas metálicas trapezoidales, cuenta con conexiones eléctricas y puesta a tierra certificadas.
En el ámbito de la estandarización, en RE+ 2024 se observó una tendencia común: en lugar de redefinir por completo las formas de los productos, los principales fabricantes están perfeccionando y mejorando de manera continua las soluciones existentes. OMCO Solar lanzó el controlador OMCO Star Tracker, con un rango de operación inalámbrico que alcanza hasta 1 milla y un funcionamiento estable incluso en entornos con alto nivel de ruido electromagnético. APA Solar Racking presentó el A-Frame Tracker 2.0, que sustituye la soldadura por un sistema de ensamblaje mediante tornillos, lo que mejora notablemente la facilidad de instalación. El sistema CrossRail Simple Tilt de K2 Systems utiliza soportes de rodilla simplificados con muescas preestablecidas, permitiendo configurar ángulos de 0°, 10°, 15° y 25° sin necesidad de ajustes manuales.
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