La fuente de energía más abundante se encuentra sobre nuestras cabezas cada día y, desde la invención de la primera célula solar en 1883, hemos estado trabajando para aprovechar la energía del sol.
Hoy en día, es fácil ver las granjas solares desde una milla de distancia, a menudo con el aspecto de un lago en la distancia. En los campos abiertos hay hileras e hileras de módulos fotovoltaicos, coloquialmente llamados paneles solares.
Enel, una empresa internacional de energías renovables, comenzó a desarrollar el sitio de Lily Solar y de almacenamiento de baterías en el Condado Kaufman, Texas, en 2020. En la actualidad, explota 421,400 paneles en 1,400 acres a las afueras de Scurry, una localidad de 690 habitantes situada a unas 40 millas al sureste de Dallas.
La mayor parte del terreno se destina a paneles solares, es decir, a grupos de paneles que aprovechan la energía del sol y la convierten en electricidad utilizable. El resto del espacio es un patio BESS, es decir, un sistema de almacenamiento de energía en baterías.
Jonathon Parras, quien lleva tres años en Enel y ocho en el sector de las energías renovables, es el responsable de Lily y dirige un pequeño equipo de técnicos que se encargan de que el centro funcione sin problemas, bombeando la energía del sol a la red de Texas.
Todo el centro puede ser gestionado por tan solo dos personas, una para los paneles y otra para las baterías, pero la mayoría de los días hay entre cuatro y diez técnicos que vigilan el equipo, las lecturas científicas, las condiciones de la red y la limpieza.
“Todo el mundo necesita energía y creo que obtenerla de algo que es ilimitado es la mejor manera de hacerlo y de abastecer a todo el mundo”, dijo Parras. “Es una fuente limpia e ilimitada”.
El equipo de Lily es solo una parte de la creciente mano de obra de la energía solar en el estado, que cuenta con más de 11,000 personas. A medida que la industria se expande, surgen más campos solares en todo Texas.
En un campo como el de Lily, las células solares se combinan para crear módulos solares que, alineados en filas, se denominan conjuntos solares. En conjunto, un campo del tamaño de Lily genera 180 megavatios de energía, suficiente para mantener encendidas las luces y el aire acondicionado de 33,000 hogares al año.
El interior de una célula solar
Los caballos de batalla de la energía solar son células apiladas con cinco capas de vidrio, un material antirreflectante, una placa de rejilla de conducción metálica, dos capas de semiconductores y una placa de conducción metálica.
La capa superior de vidrio sirve para proteger las células del polvo, la suciedad y los insectos y facilita su limpieza.
El material antirreflectante situado bajo el cristal permite que la luz pase pero que no se refleje en las partes metálicas internas ni salga al exterior, así se garantiza que los paneles recojan la mayor cantidad de luz solar posible.
Las placas metálicas y los semiconductores forman una especie de sándwich eléctrico. Las placas metálicas situadas en la parte superior e inferior de los semiconductores permiten que la corriente se mueva a través de ellos, actuando como señales de tráfico para dirigirla.
Pero la generación de energía proviene de los semiconductores.
Hay dos capas semiconductoras superpuestas, una de silicio y fósforo y otra de silicio y boro. Cuando la luz incide en la célula, excita los electrones del fósforo, conocidos como electrones de valencia, con la energía suficiente para que se liberen de su elemento y vayan en busca de un elemento cercano que tenga menos electrones, como el boro. Los electrones que flotan libremente se unen al boro en la otra capa semiconductora, creando una migración de electrones entre capas. Cuando los electrones se mueven, crean energía en forma de corriente.
La corriente es aprovechada por las placas metálicas y recogida como voltaje.
Las matrices de Enel son únicas porque pueden recoger energía solar en ambos lados del módulo.
“Producen desde ambos lados”, dijo Parras. “Pueden aprovechar la energía del reflejo de la fila siguiente o incluso del suelo. Aumentan la producción de esas células”.
Obtener energía en la red
El siguiente paso es llevar el voltaje de las células a la red, un proceso que requiere transformar la energía al voltaje adecuado.
Para ello, explica Parras, la electricidad de los paneles solares fluye por las líneas de transmisión de los alimentadores, llevando la energía a una unidad de conversión. Allí, la energía se “limpia”, es decir, las ondas de corriente continua se cortan para crear ondas de corriente alterna y se envía a una caja transformadora. En el transformador, la energía entra por el lado bajo y se “sube” a un lado alto para que el voltaje coincida con el de la red.
Toda la electricidad se reúne en la subestación, en donde se prepara para entrar en el sistema ERCOT.
En la subestación, la electricidad pasa por las baterías, en donde puede almacenarse indefinidamente.
“Los paneles [solares] le proporcionan la energía solar a la subestación, que luego va de la subestación a los transformadores en el patio [de almacenamiento de baterías], después a los sistemas de conversión de energía y posteriormente a las propias baterías, en cuyo punto se cargan”, dijo Parras. “Tenemos la capacidad de descargar esas baterías según sea necesario o de devolverlas a la red”.
Desde las baterías, la electricidad fluye a una subestación de Rayburn Electric y a la red.
La instalación de Lily sobreprodujo lo que se esperaba internamente de Enel durante el mes de julio, lo que significa que pudo operar con normalidad y mantener todos los sistemas en línea para satisfacer la demanda, dijo Parras.
A diferencia de una planta de gas natural, los campos solares tienen incorporado el tiempo de inactividad por la noche. Su personal realiza el mantenimiento por la noche, cuando el sol no brilla, para que el sistema pueda permanecer en línea durante las horas más productivas del día.
Al llevar a cabo el mantenimiento todos los días, Parras dijo que los técnicos pueden detectar posibles problemas mucho antes de que se conviertan en un problema mayor.
“Nos adelantamos a esas cosas. Lo planificamos”, dijo. “Al igual que el mantenimiento, podemos programar las reparaciones para la noche. Podemos hacerlas y no afectan nada”.
