El crecimiento de la energía fotovoltaica ha impulsado el desarrollo de plantas de mayor escala, con estructuras más ligeras y eficientes. Ese proceso de optimización ha hecho que determinados aspectos del diseño estructural, como las cargas de viento, el comportamiento dinámico, las uniones, las cimentaciones o la interacción con el terreno, tengan una influencia cada vez mayor sobre la fiabilidad del activo.
En CADE llevamos años centrados en este aspecto de la ingeniería fotovoltaica: analizar cómo se comportan realmente las estructuras fotovoltaicas y ayudar a fabricantes, propietarios, promotores, aseguradoras y peritos a tomar decisiones técnicas con una base estructural independiente.
Nuestra trayectoria en ingeniería fotovoltaica suma actualmente una presencia en más de 150 proyectos, que representan cerca de 10,3 GW de potencia instalada.
Pero la magnitud de los proyectos es únicamente una parte de la historia. Lo que mejor refleja nuestra actividad es la variedad de problemas que nos encontramos.
Desde España hasta Oriente Medio, Australia y América
La mayor parte de nuestra experiencia se concentra en Europa, con unos 5,6 GW de instalaciones representadas en nuestra base de proyectos. España supone aproximadamente 4,6 GW, con trabajos en numerosas plantas distribuidas por gran parte de la península.
También hemos intervenido en Italia, Portugal y Reino Unido, entre otros mercados europeos.
Fuera de Europa, Oriente Medio constituye una parte especialmente relevante de nuestra experiencia. Las actuaciones registradas en grandes plantas de Emiratos Árabes Unidos y Arabia Saudí representan alrededor de 4,1 GW, incluyendo proyectos de gran escala como Al Dhafra o Jeddah.
La experiencia se completa con proyectos en Australia y distintos países del continente americano, entre ellos Argentina, México, Estados Unidos, Perú y Puerto Rico.
Esta diversidad geográfica es importante desde un punto de vista estructural. Una planta fotovoltaica no puede analizarse únicamente a partir de la potencia instalada o del modelo de seguidor utilizado. Las condiciones de viento, nieve, sismo, topografía, características geotécnicas y normativa aplicable cambian sustancialmente entre emplazamientos.
Validar un seguidor solar significa analizar el sistema completo
Una de las principales áreas de trabajo de CADE es la validación estructural de seguidores solares y estructuras fijas.
Estos estudios pueden comenzar con la definición de las acciones de diseño (viento, nieve o sismo) y continuar hasta la comprobación global de la estructura mediante modelos analíticos y de elementos finitos.
Sin embargo, la validación rara vez termina en el análisis del comportamiento global de la estructura.
En nuestros proyectos analizamos también elementos que con frecuencia gobiernan el diseño: tubos de torsión, correas, pilares, soportes de actuadores, uniones atornilladas, sistemas de transmisión, juntas cardan, conexiones panel-correa o elementos específicos desarrollados por el fabricante.
Cuando es necesario, el análisis se extiende igualmente al comportamiento dinámico y aeroelástico del seguidor.
El viento no es únicamente una carga estática
En estructuras fotovoltaicas de gran longitud, especialmente en seguidores de un eje, la interacción entre estructura y viento puede ser considerablemente más compleja que la aplicación de una presión equivalente.
Por eso, parte de nuestros trabajos incluyen la interpretación de ensayos en túnel de viento aportados por el fabricante, realización de túnel de viento numérico basado en simulación CFD, evaluación de coeficientes aerodinámicos y estudio de fenómenos aeroelásticos.
CADE ha trabajado con información procedente de diferentes laboratorios y metodologías de ensayo, evaluando posteriormente cómo trasladar esos resultados al modelo estructural y a las condiciones reales de operación y stow del tracker.
El objetivo no es simplemente comprobar que una estructura «cumple», sino entender cuáles son sus márgenes, qué componentes controlan el diseño y cómo responde el sistema cuando las condiciones se alejan de las hipótesis nominales.
El terreno también forma parte de la estructura
Otro campo recurrente es el diseño de cimentaciones y longitudes de hincado.
A partir de información geotécnica, campañas de pull-out tests y cargas transmitidas por la estructura, evaluamos la longitud necesaria de los perfiles hincados y las posibles soluciones cuando la capacidad del terreno resulta insuficiente.
Esto incluye tanto la fase de diseño como situaciones en plantas existentes donde aparecen pilotes con resistencia inferior a la prevista y es necesario establecer estrategias de refuerzo o reparación.
Cuando algo falla: RCA, peritajes y revamping
Hay otro dato de nuestra experiencia que consideramos especialmente significativo.
De los más de 150 proyectos que hemos desarrollado en el sector fotovoltaico, en torno al 15 % están explícitamente relacionados con análisis de fallo, Análisis de Causa Raíz, peritajes, roturas o problemas de comportamiento estructural.
No se trata de una estadística de tasa de fallo de la industria fotovoltaica y no debe interpretarse como tal. Sí demuestra, sin embargo, hasta qué punto el análisis forense forma parte de la ingeniería real de este tipo de activos.
Nuestra experiencia abarca el análisis de fallos por eventos de viento, vuelco de seguidores e incidencias en sistemas de giro, correas, uniones y otros componentes estructurales.
En este tipo de trabajos, el objetivo no consiste únicamente en identificar el componente que ha fallado, sino en reconstruir la secuencia completa de acontecimientos que ha conducido al fallo. Un análisis de causa raíz (RCA) parte de la identificación del mecanismo de daño y de la recopilación de toda la información disponible (datos de operación, inspecciones, documentación técnica y testimonios) para formular las distintas hipótesis de fallo.
A partir de ellas, se buscan y contrastan evidencias objetivas mediante el análisis de las acciones que han actuado sobre el seguidor, su respuesta estructural, las hipótesis consideradas en diseño, la resistencia real de los componentes y los posibles mecanismos de propagación del daño. Finalmente, toda esta información se integra en un árbol de fallos que permite establecer la secuencia causal y fundamentar las conclusiones del análisis.
A partir de ese diagnóstico pueden plantearse soluciones de revamping, refuerzo o modificación de la estrategia de operación.
Ingeniería fotovoltaica independiente para quien asume el riesgo del activo
Por eso una parte importante de nuestro trabajo está dirigida a propietarios, fondos y aseguradoras.
Para un propietario, una revisión independiente puede detectar una hipótesis de fallo incorrecta antes de que se convierta en un problema durante los siguientes veinte o treinta años de operación.
Para una aseguradora o un perito, permite disponer de un análisis técnico independiente cuando ya se ha producido un incidente.
Y para fabricantes y EPC constituye una herramienta para validar nuevos diseños, optimizar materiales y demostrar el comportamiento de sus soluciones frente a las condiciones particulares de cada proyecto.
CADE / Plantas solares
En CADE concebimos la ingeniería fotovoltaica como un sistema integral, en el que cargas, comportamiento estático y dinámico, uniones, cimentaciones y operación se analizan de forma conjunta, porque la fiabilidad del activo depende de todos ellos actuando de manera simultánea y no aislada.
Desde el diseño inicial de un tracker hasta la investigación de un fallo en una planta en operación, el objetivo es siempre el mismo: reducir incertidumbre técnica y ayudar a tomar mejores decisiones sobre el activo.
La experiencia acumulada en proyectos, revisiones independientes y análisis de fallo permite abordar cada caso con una metodología adaptada al problema, poniendo el foco en los mecanismos que realmente condicionan la seguridad, la fiabilidad y el comportamiento estructural de la planta.
