Diseño Aeroelástico de Sistemas Fotovoltaicos de Gran Escala: Prevención Mediante Innovación
En los últimos años, el sector de la energía solar fotovoltaica ha seguido una clara tendencia hacia el aligeramiento de las estructuras portantes con el objetivo de reducir costes y mejorar la competitividad. Sin embargo, este enfoque, combinado con nuevos marcos regulatorios y condiciones de emplazamiento, ha incrementado la relevancia de la aerolasticidad en instalaciones fotovoltaicas como un factor crítico para la seguridad y la vida útil de las plantas solares.
Aerolasticidad y viento en estructuras fotovoltaicas
La aerolasticidad es el resultado de la interacción entre el viento, la estructura portante y el comportamiento dinámico de los paneles fotovoltaicos. En condiciones de viento fuerte o turbulento, esta interacción puede generar vibraciones, resonancias y deformaciones que afectan directamente al comportamiento estructural de las instalaciones PV.
Riesgos estructurales en instalaciones fotovoltaicas de alto viento
Hybrid Solar-Wind Projects: New Wind Scenarios.
La combinación de estructuras cada vez más ligeras y emplazamientos con condiciones de viento exigentes hace que muchas plantas solares sean especialmente sensibles a los efectos aerolásticos.
Entre los principales riesgos destacan:
- Resonancias dinámicas inducidas por el viento
- Sobreesfuerzos en componentes críticos
- Desalineamientos de los paneles
- Fatiga estructural prematura de soportes y anclajes
- Aparición de microgrietas que reducen la vida útil de los equipos
En casos extremos, estos fenómenos pueden derivar en fallos estructurales catastróficos, comprometiendo la seguridad de la planta.
Proyectos híbridos solar-eólica: nuevos escenarios de viento
En países como España, las administraciones públicas están promoviendo la hibridación de tecnologías renovables, impulsando proyectos que combinan energía solar fotovoltaica y energía eólica. Esto suele implicar la instalación de paneles PV en parques eólicos existentes o en emplazamientos originalmente diseñados para aerogeneradores.
Estos entornos presentan mayor intensidad y variabilidad del viento, lo que obliga a replantear los criterios tradicionales de diseño de las estructuras fotovoltaicas.
AnemioT: la solución frente a la aerolasticidad en plantas fotovoltaicas
Para dar respuesta a estos desafíos, CADE Soluciones ha desarrollado AnemioT, una tecnología diseñada específicamente para prevenir y mitigar los efectos de la aerolasticidad en instalaciones fotovoltaicas, tanto durante la fase de construcción como en la operación de la planta.
Sensórica en tiempo real y control estructural activo
AnemioT se instala en los puntos clave de seguidores solares y opera mediante sensórica en tiempo real, analizando de forma continua:
- El flujo de viento incidente.
- El estado estructural del seguidor fotovoltaico.
A partir de este análisis, el sistema actúa de manera preventiva para evitar resonancias, sobreesfuerzos, desalineamientos y microgrietas, contribuyendo a alargar la vida útil de los equipos y a maximizar la producción energética global.
Mayor vida útil y seguridad estructural en instalaciones PV
Gracias a AnemioT, es posible garantizar la vida útil objetivo de las plantas fotovoltaicas, incluso en emplazamientos con condiciones de viento especialmente exigentes.
Registro de eventos extremos y soporte para auditorías técnicas
AnemioT registra todos los eventos de viento extremo y el comportamiento estructural asociado, generando un histórico de datos clave para:
- Auditorías técnicas y estructurales
- Evaluaciones del estado de la planta
- Toma de decisiones futuras en operación y mantenimiento (O&M)
Experiencia de CADE Soluciones en análisis estructural, CWE y WTT
A lo largo de su trayectoria, CADE Soluciones ha consolidado una amplia experiencia en el análisis avanzado de estructuras sometidas a cargas complejas, especialmente en entornos de viento exigentes. Su enfoque integra de manera conjunta FEM, CFD y ensayos en túnel de viento como herramientas complementarias, permitiendo una comprensión integral del comportamiento estructural y aerodinámico de los sistemas.
El uso del Método de los Elementos Finitos (FEM) permite a CADE modelar con gran nivel de detalle la respuesta estructural de los sistemas fotovoltaicos, evaluando tensiones, deformaciones, fenómenos de fatiga y comportamientos no lineales. Esto resulta clave para optimizar diseños, reducir el uso de material sin comprometer la seguridad y anticipar modos de fallo antes de la construcción.
Por su parte, la Ingeniería Eólica Computacional (Computational Wind Engineering, CWE) se emplea para analizar la interacción fluido–estructura, mediante los resultados obtenidos por modelos de detalle de Dinámica de Fluidos Computacional (CFD), capturando la influencia de efectos locales, estructuras turbulentas complejas, el impacto orográfico del emplazamiento, efectos de borde y de separación de flujo, y determinando la distribución de la carga de viento sobre las estructuras fotovoltaicas de forma detallada, que no puede ser representada con precisión mediante métodos analíticos simplificados.
Finalmente, los Ensayos en Túnel de Viento (Wind Tunnel Testing, WTT) permiten investigar fenómenos aeroelásticos y el acoplamiento aerodinámico entre filas, determinar la curva de velocidades críticas y definir una estrategia de posicionamiento de seguridad adecuada. Además, los resultados obtenidos mediante WTT permiten la validación experimental de los modelos numéricos bajo condiciones controladas y realistas.
AnemioT
Estos estudios son fundamentales para abordar fenómenos aeroelásticos, vibraciones inducidas por el viento y problemas de estabilidad global en estructuras fotovoltaicas. Mediante la combinación de simulación avanzada con ensayos físicos, CADE garantiza soluciones robustas y fiables acordes con el comportamiento dinámico real de las estructuras solares en plantas específicas, consolidando su posición como referente internacional en ingeniería aplicada a energías renovables y estructuras expuestas a condiciones de viento extremas.
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