Primer sistema de generación de energía solar flotante en aguas marinas españolas.
Desde principios de este año 2023, el Laboratorio de Estructuras de la ETSI de Caminos, Canales y Puertos (Edificio Retiro), ha acogido el proyecto de I+D+I PVFOILX1-PORTS, participante del programa Ports 4.0 de Puertos del Estado. Liderado por su fundador Mohamed Amine Koubaa, a través de la iniciativa PV Nexus, se ha conseguido experimentar con el primer sistema de generación de energía fotovoltaica flotante que se instala en aguas marinas españolas, en concreto en el Puerto de Valencia.
El proyecto PVFOILX1-PORTS ha tenido como objetivo estudiar la viabilidad científico-técnica inicial de un nuevo sistema modular fotovoltaico flotante planteando retos científico-técnicos como la fabricación en materiales compuestos y la optimización del comportamiento estructural con diseños innovadores para optimizar las cargas ambientales causadas por el oleaje, las corrientes y el viento.
Partiendo de una base teórica y de resultados experimentales parciales previos, se ha concretizado un diseño inexistente a fecha de hoy. En efecto, el sistema experimental planteado y probado muestra diferentes ejes de innovación con respecto a sistemas solares flotantes existentes, centrados en la integración de flotadores para módulos solares estándares fabricados en vidrio y aluminio. A diferencia de esto, el sistema estudiado plantea un nuevo paradigma, sistemas modulares fotovoltaicos exclusivos para superficies acuáticas. Por ello se estudiaron los siguientes parámetros:
- Módulos fotovoltaicos flotantes de peso muy reducido adaptables al medio acuático gracias a su fabricación en materiales compuestos y plásticos.
- Fijación estable sin necesidad de líneas de fondeo gracias a su diseño y flotabilidad con influencia de cargas ambientales muy reducida.
- Adaptabilidad dinámica a las cargas ambientales, particularmente del oleaje, gracias a las propiedades maleables que le confieren los materiales de fabricación del prototipo.
- Modos de configuración de plegado y despliegue automatizados adaptables al contexto.
La ejecución del estudio experimental planteado ha permitido deducir resultados muy satisfactorios en contraste con las expectativas. Pasando por diferentes etapas, desde la conceptualización hasta la experimentación, éstos se han estudiado con detalle. Como paso previo a la fabricación del prototipo, los resultados obtenidos en el diseño CAD y simulaciones CFD y de Elementos Finitos han permitido demostrar la viabilidad técnica estructural. Haciendo recurso de software de diseño CAD y simulación avanzados como ANSYS, se observó un rendimiento estructural y energético favorable en varios emplazamientos geográficos planteados.
Tras la fabricación del prototipo en el Laboratorio, éste se instala en aguas del Puerto de Valencia, sobre Dominio Público previamente acordado y gestionado por el fundador. Gracias a los sensores de monitorización y control se extrajeron algunos datos que servirán para la continuación del estudio.
Los resultados obtenidos con la Prueba de Concepto han permitido validar nuevas características funcionales, y por ello desarrollar madurez tecnológica. Partiendo de un estado de madurez en TRL 2, con simulaciones numéricas y pequeños prototipos de prueba del concepto de partida, se ha conseguido con la experimentación actual acelerar el estado de madurez, y por tanto situar la tecnología en TRL 3.
Gracias a la metodología aplicada y a la experimentación de mayor potencia fotovoltaica con subsistemas que no se habían probado conjuntamente en prototipos más allá de los diseños conceptuales, se han demostrado sus ventajas e inconvenientes, y por tanto puntos de mejora para su desarrollo posterior en TRLs superiores. Las funcionalidades estudiadas durante la Prueba de Concepto han servido de base para la evolución del estudio a fases superiores. Destacando el hecho de que al haber experimentado con el prototipo en un entorno real, más allá de las simulaciones numéricas, ha permitido sacar conclusiones de mucho valor y garantistas de una ejecución favorable para continuar con el desarrollo de su madurez tecnológica. El proceso de I+D+I del proyecto continuará con estudios más avanzados, pruebas experimentales en canales de ensayos hidrodinámicos y túneles de viento, así como con el desarrollo de nuevos pilotos de experimentación, entre ellos algunas integraciones potenciales para la producción de Hidrógeno Verde y para sistemas autónomos de mantenimiento preventivo.
Mohamed Amine Koubaa, Ingeniero Naval y Oceánico por la Universidad Politécnica de Madrid e Ingeniero Industrial por la Ecole Centrale de Nantes, con un Máster de la ENS d’Arts et Métiers ParisTech en I+D+I en Industrialización, Riesgos y Toma de Decisiones. Su carrera profesional se ha enfocado en los últimos años en la innovación tecnológica y estrategia. Decide fundar proyectos como PV Nexus para investigar y desarrollar nuevas soluciones en el sector de la energía fotovoltaica que actualmente estudia incorporar en otros pilotos para el sector de la economía azul.