Vida Útil y Recambio de Componentes en Plantas Solares


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El crecimiento exponencial de las plantas fotovoltaicas en el sector energético ha impulsado la necesidad de comprender no solo la eficiencia operativa de estos sistemas, sino también la durabilidad de sus componentes principales y las estrategias para su adecuado reemplazo. Este conocimiento no solo garantiza una mayor vida útil de las instalaciones, sino que también optimiza los costos asociados al mantenimiento y actualización, esenciales para asegurar la rentabilidad a largo plazo.

En este artículo, Mundo Renovable analiza en profundidad los factores clave que determinan la vida útil de los componentes críticos en plantas fotovoltaicas y explora las mejores prácticas para su recambio estratégico, destacando su impacto económico en la sostenibilidad y rentabilidad a largo plazo.

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EXPECTATIVA DE VIDA DE LOS COMPONENTES


Los componentes con mayor tasa de desgaste o más frecuentes en el contexto de recambio de una instalación solar fotovoltaica son los inversores, cables y paneles solares. Estos componentes, aunque diseñados para soportar condiciones adversas, tienen una vida útil limitada que depende de factores como la calidad de fabricación, el entorno de operación y el mantenimiento recibido.

Análisis de alcance de Contratos

EL INVERSOR: EL CEREBRO DE LA PLANTA SOLAR


Los inversores fotovoltaicos, responsables de convertir la corriente continua generada por los paneles en corriente alterna utilizable, suelen tener una vida útil estimada de 10 a 15 años, sin embargo, esta puede variar en función de las temperaturas operativas, las fluctuaciones eléctricas y la calidad de los componentes internos. La tecnología avanza rápidamente en este campo, con nuevos modelos más eficientes y duraderos, pero el envejecimiento natural y el desgaste de los condensadores son inevitables.

Consideraciones para el recambio de componentes

En el caso de los inversores, el monitoreo continuo de parámetros como la eficiencia de conversión y la temperatura interna puede anticipar la necesidad de un recambio antes de que se produzca un fallo total.  Algunos parámetros esenciales a monitorizar en inversores son:

Eficiencia de conversión:

Una caída sostenida en la eficiencia puede señalar problemas internos, como desgaste de componentes electrónicos, obstrucción en ventiladores de enfriamiento o acumulación de polvo y suciedad en los elementos electrónicos.

Eficiencia de Conversión

Producción diaria acumulada:

Comparar la producción real con los valores estimados en el diseño, permite evaluar el rendimiento general, desviaciones constantes pueden señalar problemas técnicos o ajustes incorrectos en los parámetros del inversor.

Tasa de fallos o desconexiones:

Monitorear los eventos de desconexión o fallos en el inversor ayuda a identificar patrones recurrentes que podrían derivar en un fallo total.  Se recomienda analizar los registros monitorizados por el SCADA ya que, algunos muestran los códigos de error específicos que permiten diagnosticar rápidamente problemas como falta de sincronización con la red o sobrecargas.

Fallos y desconexión de inversores
Pruebas termográficas en módulos fotovoltaicos

Temperatura interna:

Los inversores tienen límites operativos para la temperatura interna, generalmente entre 40 °C y 60 °C., aumentos inusuales son indicadores que se deben analizar rápidamente, ya que puede deberse a ventilación inadecuada, sobrecalentamiento de los condensadores o exceso de carga o picos en la corriente de entrada.  Monitorear y correlacionar la temperatura con las condiciones ambientales permite actuar antes de que se produzca un fallo térmico.

Eventos de sobrecarga o sub frecuencia:

Las sobrecargas en la entrada o fluctuaciones en la frecuencia de la red pueden forzar a los inversores a operar fuera de sus límites de diseño, de manera que es muy importante monitorear estos eventos para proteger el equipo y planificar medidas correctivas en la planta.

Tiempos de Respuesta y Soporte Técnico

Impacto económico del recambio de componentes:

El impacto económico del recambio de componentes críticos en plantas fotovoltaicas es un factor decisivo en la gestión del ciclo de vida de estos sistemas, si bien el reemplazo representa un costo inicial considerable, sus beneficios pueden superar ampliamente la inversión cuando se realiza de manera estratégica.

  • En el caso de los inversores, estos tienen una vida útil promedio de 10 a 15 años, pero a partir del año 10, el riesgo de fallo aumenta considerablemente, lo que puede duplicar los presupuestos de mantenimiento o los valores de seguro asociados. Por ejemplo, un inversor central de 1 MW con un costo de recambio 50,000 – 70,000 euros pueden generar una pérdida de ingresos de hasta 15,000 euros anuales por MW instalado si opera de manera ineficiente, sin incluir pérdidas económicas por inactividad tras una falla inesperada.
  • Por ello, planificar el reemplazo estratégico entre los años 10 y 12, antes de un fallo crítico, no solo reduce el riesgo de pérdidas por inactividad, sino que también evita costos indirectos derivados de interrupciones en la producción, además, invertir en un modelo más eficiente y moderno puede incrementar la eficiencia de conversión hasta en un 2-3 %, lo que en una planta de 10 MW podría traducirse en ingresos adicionales de 20,000 a 30,000 euros anuales.

CABLES SOLARES: EL SISTEMA NERVIOSO DE LAS PLANTAS FOTOVOLTAICAS


Consideraciones para el recambio de componentes

En cuanto a los cables solares, su durabilidad depende en gran medida de su resistencia a la radiación UV, la humedad y las altas temperaturas. Los cables de calidad superior, diseñados específicamente para aplicaciones solares, pueden durar entre 25 y 30 años en condiciones ideales, no obstante, factores como el sobrecalentamiento, la abrasión mecánica y la exposición química pueden acelerar su deterioro.

Por ello, es fundamental realizar inspecciones periódicas para detectar signos de envejecimiento como grietas en el aislamiento o pérdida de flexibilidad.  A continuación, compartimos cómo se realiza la supervisión de cables:

Pruebas de resistencia del aislamiento:

  • Esta prueba suele realizarse en la puesta en marcha de la planta, en mantenimientos preventivos cada dos o tres años o tras una reparación o sustitución de cable.  Esta, es una de las técnicas más comunes dónde, utilizando un megóhmetro, se aplica una tensión controlada al cable y mide las corrientes de fuga, si la resistencia del aislamiento es baja, puede indicar problemas como humedad, grietas o envejecimiento del material aislante.
Monitoreo Termográfico

Monitoreo termográfico en puntos accesibles:

  • Aunque no se puede aplicar directamente a cables soterrados, es posible utilizar cámaras termográficas para inspeccionar conexiones, empalmes y salidas del cableado desde el suelo, temperaturas anómalas en estas áreas pueden ser indicativas de problemas más profundos en el cableado enterrado.

Inspecciones físicas en puntos críticos:

  • A pesar de los métodos tecnológicos, es importante realizar inspecciones físicas en puntos críticos accesibles, como cámaras de inspección, registros o empalmes para verificar el estado de los cables en las zonas visibles.
Alcance de Servicios de Mantenimiento

Impacto económico del recambio de componentes

En el caso de fallos en cables soterrados, aunque menos frecuentes, pueden ser costosos de reparar debido a costos de la mano de obra, maquinaria para aperturar zanjas o equipo para identificar el punto del fallo, por ello, una planificación proactiva, junto con sistemas de monitoreo avanzados como sensores IoT, permite identificar problemas antes de que generen pérdidas significativas y optimizar los costos de operación.

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PANELES SOLARES: LA PIEDRA ANGULAR DE LA PLANTA FOTOVOLTAICA


Por su parte, los paneles solares, la piedra angular de cualquier planta fotovoltaica, están diseñados para funcionar eficientemente durante más de 25 años, con algunos fabricantes ofreciendo garantías de producción que cubren hasta el 80% o 90% de la capacidad inicial al final de ese período. Sin embargo, la acumulación de suciedad, microfisuras en las celdas y la exposición constante al clima extremo como vientos fuertes, pueden reducir su rendimiento antes de lo esperado.

Consideraciones para el recambio de componentes

El recambio de paneles solares debe estar fundamentado en análisis detallados de su desempeño, si bien muchos paneles pueden seguir funcionando más allá de su vida útil nominal, su capacidad de generar energía puede haberse reducido significativamente, afectando la rentabilidad del proyecto.  Aquí están las principales consideraciones para determinar si es necesario sustituirlos:

Daños físicos:

  • Hablamos de Microfisuras o las pequeñas grietas en las celdas solares, causadas por tensiones térmicas o mecánicas, pueden reducir drásticamente el rendimiento.  Otro daño puede ser la Delaminación o amarillamiento, estos son problemas en las capas protectoras del panel que afectan la transmisión de luz y la durabilidad del módulo.  Finalmente, roturas visibles, es decir, cualquier daño físico grave, como vidrios rotos o marcos deformados, puede comprometer la integridad estructural y el rendimiento del sistema.
Daños físicos en módulos fotovoltaicos

Pérdida de eficiencia:

  • Todos los paneles pierden eficiencia con el tiempo, generalmente a una tasa del 0.5-1 % anual, sin embargo, cuando la producción de uno o más strings cae significativamente en comparación con otras zonas de la planta, se deben realizar análisis para determinar las causas y evaluar un posible recambio, una técnica eficaz para este diagnóstico es el uso de cámaras térmicas, que permiten identificar puntos calientes en las celdas o conexiones eléctricas. Estos puntos calientes pueden indicar problemas como:
    • Fallos en diodos de bypass.
    • Microfisuras
    • Sobrecalentamiento local.

ANÁLISIS DE MUNDO RENOVABLE


Uno de los aspectos más relevantes es el costo de oportunidad asociado a la ineficiencia, ya que, operar con componentes desgastados o averiados puede resultar en pérdidas de energía significativas, reduciendo los ingresos previstos, además, las interrupciones no planificadas debido a fallos inesperados pueden derivar en gastos adicionales por reparaciones de emergencia y tiempos de inactividad prolongados.

En este contexto, la inversión en mantenimiento predictivo, monitoreo avanzado y recambios estratégicos resulta fundamental, estas prácticas no solo prolongan la vida útil de los componentes, sino que también reducen costos operativos y optimizan el retorno de la inversión.  Al integrar nuevos componentes en un sistema optimizado, se garantiza una mayor eficiencia y sostenibilidad económica a largo plazo.

REFERENCIAS


1.- Interempresas.net
Artículo sobre la calidad ligada a tipos de contratos de O&M y tendencia de evolución de precios en el sector de energía solar fotovoltaica. https://www.interempresas.net

2.- El Periódico de la Energía
Informe sobre el crecimiento del mercado global de O&M para plantas solares y sus implicaciones económicas. https://elperiodicodelaenergia.com

3.- Cinco Días (El País)
Artículos relacionados con la optimización de proyectos solares mediante servicios de O&M, ejemplos prácticos y análisis financieros. https://cincodias.elpais.com

4.- Ezzing Solar
Estudio sobre la relación entre los servicios de O&M y la rentabilidad de instalaciones solares, incluyendo estrategias de mantenimiento preventivo y predictivo. https://ezzing.coWood Mackenzie
Análisis del mercado global de O&M para instalaciones fotovoltaicas, con datos proyectados sobre costos y beneficios. https://www.woodmac.com

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