Nuevo diseño modular para plataformas fotovoltaicas marinas flotantes

Investigadores de China y Estados Unidos han propuesto una novedosa solución fotovoltaica flotante modular (FPV) para evaluar el comportamiento de múltiples módulos interconectados en el mar en condiciones combinadas de viento y olas. El equipo, que incluía científicos de la Universidad Tecnológica de Dalian y la Universidad de Maine, analizó diferentes tipos de sistemas FPV fijos y articulados para determinar posibles métodos de optimización.

"Los FPV", afirma el estudio, "son sistemas complejos multicuerpo sujetos a viento, olas, flujo y otros campos multifísicos acoplados. Por lo tanto, el desarrollo de métodos y modelos de ingeniería robustos para el diseño de sistemas FPV para entornos marinos es de suma importancia.

El análisis encontró que la respuesta cinemática se volvió más pronunciada a medida que aumentaba el número de módulos, siendo la respuesta de inclinación de la plataforma 2 x 2 la más fuerte para las configuraciones estudiadas. El equipo también descubrió que el movimiento adicional generado por la conexión de bisagra dio como resultado una respuesta dinámica "no despreciable" del sistema FPV multicuerpo, mientras que el sistema con una conexión fija no exhibió una respuesta dinámica significativa. Además, los investigadores encontraron que la tensión de anclaje era mayor en sistemas con conexiones articuladas que en sistemas con conexiones fijas.

En este estudio, el equipo presentó un novedoso diseño modular para la plataforma FPV que incorpora el concepto de una plataforma de ingeniería marina semisumergible. Utiliza un sistema de amarre tubular basado en curvas comúnmente utilizadas para amarres de puentes, barcos y plataformas marinas. El rendimiento hidrodinámico general y las características de comportamiento de diferentes tipos de plataformas FPV se evaluaron mediante análisis de dominio de frecuencia en un sitio costa afuera en la provincia china de Shandong.

Los investigadores construyeron la plataforma FPV a partir de un pontón cilíndrico y una placa ondulada. Instalaron paneles solares sobre vigas de acero sobre los pontones con una inclinación de 10 grados, y cada viga proporcionaba al menos 250 kilovatios de energía por plataforma. Investigaron el comportamiento del movimiento de los sistemas FPV anclados individuales, 2 x 2 y 3 x 3 en condiciones extremas.

"La estabilidad de las plataformas FPV", afirman los investigadores, "es de crucial importancia a la hora de evitar la pérdida de equipos de suministro eléctrico por vuelco y minimizar los daños en los cables de transmisión". Por tanto, el diseño del amarre es crucial para mitigar el comportamiento dinámico de los sistemas FPV.

El estudio enfatiza que el comportamiento de las olas está influenciado por la relación entre masa y rigidez. Los investigadores descubrieron que un sistema FPV 2 x 2 responde con mayor fuerza a la onda cuando el valle está exactamente donde se unen los dos módulos y los módulos tienen forma de V. Sin embargo, la adición de una tercera fila de módulos ayudó a reducir el movimiento relativo de modo que el "movimiento de cabeceo máximo de la plataforma de 3 x 3" fuera menor que el movimiento de cabeceo máximo de la plataforma de 2 x 2.

Según su análisis, el equipo recomienda que los sistemas FPV de cuerpo múltiple se monten en un ángulo de al menos 15 grados para reducir el movimiento y la respuesta estructural.

Los hallazgos del equipo se publican en el informe de investigación "Evaluación del comportamiento dinámico de sistemas fotovoltaicos flotantes marinos multiconectados bajo carga combinada de olas y viento: un análisis numérico integral", que apareció en Sustainable Horizons.

"El sistema de amarre se puede optimizar para mejorar aún más el rendimiento y reducir el comportamiento de movimiento de la plataforma. Dicha optimización puede generar ahorros de costos y hacer que el sistema en general sea más viable económicamente", concluye el equipo.