Conduces por la carretera, absorto en las canciones que suenan aleatoriamente en tu playlist de Spotify. Ahora que se aproxima el invierno, el cielo está tintado de gris. Adivinas que, pronto, la lluvia lo empapará todo. A tu derecha, una extensa planta fotovoltaica adorna el paisaje. Hileras de paneles se extienden a lo largo y ancho del terreno. Entonces, te planteas algo: ¿Qué sucede si el agua de la tormenta se filtra en esos paneles? ¿Qué resistencia tienen los materiales con los que se fabrican estos?
Un panel fotovoltaico posee una vida útil de, aproximadamente, veinticinco años. Pero, al permanecer a la intemperie, esa duración está sujeta a cambios que ni siquiera sus fabricantes pueden controlar. En este sentido, la Universidad Pública de Navarra (UPNA) y el Centro Nacional de Energías Renovables (CENER) han trabajado durante estos dos últimos años en el proyecto colaborativo Inspec-PV, una iniciativa coordinada por ADItech, el agente coordinador del Sistema Navarro de I+D+i (SINAI), y financiada por el Gobierno de Navarra.
«La idea inicial era analizar los posibles problemas o defectos que tienen habitualmente los paneles fotovoltaicos», subraya Iñigo Ederra, catedrático en el Departamento de Ingeniería Eléctrica, Electrónica y de Comunicación de la UPNA. Hasta ahora, para examinar las placas, se utilizaban técnicas que obligaban a su destrucción. Así que ambas entidades decidieron aliarse para explorar procedimientos innovadores en este campo. «A partir de esa destrucción de las muestras, se adquiere información importante sobre el estado de los módulos. Nuestro objetivo fue conseguir ese nivel de información sin tener que romperlas», apunta Ana Belén Cueli, investigadora en el Departamento de Energía Solar de CENER mientras sostiene entre las manos una de las muestras inspeccionadas.
Un vidrio templado cubre la cara delantera de los paneles. La cubierta trasera está protegida con un plástico. Entre ambas partes, se encuentra la célula solar, envuelta en un «material encapsulante» que la resguarda. Ahí, precisamente, se halla el foco del proyecto. Habitualmente, ese material es etilvinilacetato (EVA), y la mayor dificultad a la que se enfrentan los investigadores a la hora de analizarlo es su invisibilidad.
TÉCNICAS «NO DESTRUCTIVAS»
«Cada fabricante tiene su propia forma de construir los paneles. Y esa receta es fundamental, ya que durante la fabricación pueden variar bastantes aspectos», explica Cueli para acto seguido remarcar que, en ese mismo proceso, resulta importante inspeccionar si «todos los elementos del panel han quedado bien adheridos».
Comúnmente, a la hora de analizar un módulo fotovoltaico, se aplican procesos químicos con productos tóxicos. «Vas tirando de capas para ver las fuerzas de adherencia que hay en ese sándwich fotovoltaico y, después, se extrae el material encapsulante. Es un proceso costoso y hay que esperar bastante tiempo. Con Inspec-PV queríamos solucionar eso», detalla Ederra justo antes de expresar que, para determinar el estado de las muestras, desde el laboratorio de la UPNA se ha empleado un mecanismo basado en la radiación de terahercios. En una mirada cómplice, Cueli complementa las palabras de su compañero: «Las muestras las proporcionábamos desde CENER. Tenemos una pequeña laminadora para fabricar minimódulos. Los diseñábamos introduciendo distintos defectos y grados de curado para ver cómo respondía la técnica de la UPNA».
Durante tres años, Inspec-PV ha desarrollado técnicas basadas en radiación por terahercios y luz ultravioleta.
A lo largo de los tres años de duración del proyecto, que llegará a su fin a finales de noviembre, los investigadores han analizado módulos fotovoltaicos con diferentes defectos. Oxidación por penetración de humedad, grietas, detección de puntos calientes… En concreto, CENER emplea una técnica de radiación mediante luz ultravioleta, centrándose en el «espesor de adherencia entre las capas» y el «grado de curado» de las muestras. «El material encapsulante ejerce como colchón. Si su grado de curado está por debajo del 70 %, pueden aparecer burbujas y eso hará que el módulo se degrade antes. Si está por encima del 90 %, será demasiado rígido y no amortiguará de forma adecuada. Es importante encontrar el punto medio», aclara Cueli.
Quienes deseen conocer más a fondo el proyecto pueden hacerlo a través de este enlace
Por su parte, la universidad se ha encargado de analizar aspectos como la detección de la humedad. «Al estar a la intemperie, las placas siempre sufren algo de penetración de humedad, y los circuitos se pueden oxidar. El agua acaba filtrándose en el material y eso degrada las células de los módulos», sostiene Ederra. En este sentido, CENER empleó técnicas de envejecimiento acelerado en las cámaras climáticas de sus laboratorios para simular el comportamiento que esas muestras tendrían en unos años al, supuestamente, haber permanecido en plantas fotovoltaicas a cielo descubierto. «Sometíamos las muestras a mil horas de calor húmedo, a 85 °C y 85 % de humedad. Después, comprobábamos si esa humedad provocaba problemas de aislamiento o pérdidas de potencia», especifican los dos expertos.
ANALIZAR DEFECTOS «EN CAMPO»
Pero el proyecto colaborativo Inspec-PV proyectaba su aplicación más allá de los laboratorios. De hecho, sus investigadores preveían traspasar sus técnicas a diferentes plantas fotovoltaicas en funcionamiento. «Queríamos acudir a una instalación e ir evaluando distintos paneles, por ejemplo, con un dron que tuviese una lámpara ultravioleta. La idea era que el dron hiciera vuelos nocturnos para realizar un análisis de identificación de defectos en campo», precisa Ederra justo antes de destacar la dificultad de llevar a cabo este procedimiento.
El objetivo consiste en analizar los posibles defectos que poseen habitualmente los paneles fotovoltaicos sin destruirlos.
El mayor problema reside en la célula solar, que se envuelve en un «material encapsulante» difícil de examinar. «No somos capaces de evaluar lo que hay detrás de esa célula porque absorbe demasiado la radiación. En muestras sencillas sí lo hemos podido hacer, pero no en conjunto«, valoran los expertos. Ambos sostienen un par de muestras entre las manos. Satisfechos tras este interesante periodo de colaboración, sonríen: «Los proyectos colaborativos son una gran oportunidad para trabajar con otros centros, conocer las capacidades que tenemos e identificar nuestra complementariedad para desarrollar nuevas líneas de investigación».
