Energía solar en el Ártico

El índice de crecimiento de la instalación de energía solar global en todo el mundo es vertiginoso y está impulsado por su costo cada vez más competitivo y la transición a fuentes de energía bajas en carbono. Si bien la atención se ha centrado en las instalaciones en techos y servicios públicos, el costo alto del transporte de combustible a ubicaciones remotas presenta uno de los casos comerciales más sólidos para la integración de energías renovables con la generación de energía diésel para crear un sistema de generación de energía híbrida.

Hay importantes desafíos en relación con la instalación de paneles solares en el Ártico, como las temperaturas extremadamente bajas, la escasa luz solar durante los meses de invierno y las grandes nevadas. Sin embargo, hay una manera de hacer que la energía solar sea una solución rentable en las comunidades remotas y las minas en aquellas regiones. Si bien en el Ártico el sol solo sale durante un periodo muy corto durante los meses de invierno, el verano ofrece periodos de hasta 24 horas consecutivas de sol durante varias semanas, y una importante cantidad de luz solar durante la primavera y las primeras semanas de otoño.

Dos ejemplos de ubicaciones remotas donde se han aprovechado las ventajas de esta solución rentable son el asentamiento de Colville Lake en los Territorios del Noroeste y el edificio de Nunavik Research Centre en Kuujjuaq, Quebec, donde se han instalado 136 kWAC y 50 kWAC de energía solar respectivamente.

Se continúan investigando las instalaciones de mayor escala, y los resultados iniciales indican un posible costo nivelado de la energía (incluyendo costos de instalación, transporte y comisionamiento) de 20 centavos/kWh durante un periodo de 20 años. Eso es mucho más barato que la producción de energía diésel, que puede variar de 23 centavos/kWh en terrenos de minas más grandes hasta 65 centavos/kWh en comunidades remotas.

El dominio de los módulos

La naturaleza modular de los paneles solares y sus equipos relacionados es una oportunidad para el desarrollo en etapas de bajo riesgo y menores costos de los proyectos. Todos los equipos necesarios para el proyecto pueden entregarse a los terrenos remotos en contenedores de envío estándar a través de las rutas de transporte existentes. De este modo, una versión ampliada del proyecto solar principalmente requiere el envío de más contenedores al terreno. No ocurre lo mismo con la energía eólica, cuyos envíos son mucho más complejos.

Aparte de el envío y el montaje más sencillo, es mucho más fácil obtener los permisos para la energía solar que para la energía eólica, y tiene mucha más aceptación social. La evaluación del recurso de energía solar también es mucho más sencilla, dado que no se requiere una campaña de monitoreo costosa ni extensa para determinar su aplicabilidad.

Rastreo solar para maximizar la producción de energía

A diferencia de las regiones más cercanas al ecuador donde el sol pasa por encima, en las latitudes más altas del Ártico el sol sigue la línea del horizonte trazando algo más parecido a un círculo que un arco. Esta trayectoria hace que para los sistemas de paneles fijos sea más difícil capturar la abundante producción solar durante los meses de verano.

Los rastreadores solares, ya sean de uno o de dos ejes, orientan los paneles hacia el sol y maximizan la cantidad de energía solar que se produce a medida que el sol se mueve en el cielo. El rastreo con un solo eje puede ajustar los paneles para que rastreen al sol lateralmente a lo largo del horizonte o para que sigan los cambios de la altura del sol a través de las estaciones, mientras que el rastreo con dos ejes puede funcionar con ambas variaciones. Con estos sistemas, el factor de capacidad de energía solar (la producción promedio de energía como un porcentaje de la capacidad instalada total) puede alcanzar el 19 por ciento con el rastreo con un solo eje y el 21 por ciento con el rastreo con dos ejes, en comparación con el 14 por ciento alcanzado por los paneles solares de eje fijo.

De hecho, la exitosa instalación y posterior evaluación realizada por Cambridge Energy Partners y Solvest en Whitehorse, Yukon, demostró que la eficiencia de los paneles solares aumentaba en temperaturas bajas.

Dos lados son mejores que uno solo

Los módulos de dos caras recientemente presentados como producto comercial, permiten que la irradiación solar se capture en ambos lados de un panel, lo cual es de particular interés para el Ártico, donde el suelo y la nieve pueden reflejar los rayos solares. En comparación con el panel solar de una sola cara, la producción de energía solar mediante paneles dos caras puede aumentar el factor de capacidad hasta un tres por ciento (23 por ciento de aumento en energía). Además, la absorción de la irradiación solar en el panel posterior produce un calor que puede derretir la nieve que se acumula en el panel más rápidamente que en un panel de una sola cara, lo que aumenta aun más la producción de energía solar.

A medida que el rendimiento de los paneles solares aumenta con el tiempo, el factor de capacidad que ya es razonable también aumentará. Al mismo tiempo, se espera que los precios de los equipos disminuyan. Como resultado, el caso comercial de la energía solar irremediablemente mejorará con el tiempo.

El futuro de la energía solar en el Ártico será brillante

La adopción de este recurso de energía en ubicaciones remotas continuará creciendo a medida que la energía solar obtenga reconocimiento como una solución pragmática y de bajo impacto para reducir la dependencia de combustibles fósiles y para disminuir los costos de energía en ubicaciones remotas. Con un éxito comprobado en ciertos proyectos y una sólida preparación tecnológica, la energía solar en el Ártico llegó para quedarse.

Este artículo se publicó originalmente en la revista CIM, publicada por el Instituto Canadiense de Minería, Metalurgia y Petróleo.