La demanda de energía eléctrica solar ha aumentado en un promedio anual del 40 % durante las dos últimas décadas, en un contexto en el que los costes y los precios descienden con rapidez. Así, los fabricantes y operadores de equipos solares se enfrentan al reto de instalar grandes sistemas que generen electricidad de forma continuada durante una vida útil de 20 años o más, a ser posible con unos costes mínimos de funcionamiento, mantenimiento e inactividad. Además, la industria necesita seguir impulsando un recorte en el coste de la tecnología solar a fin de que este sector sea plenamente competitivo con los combustibles fósiles.

El uso de soluciones fiables y precisas para el seguimiento solar contribuye al objetivo de reducir costes. Tanto si se trata de energía fotovoltaica (FV), energía fotovoltaica de concentración (FVC) o energía solar térmica de concentración (ESC) (fig. 1), SKF ofrece una amplia gama de soluciones de seguimiento solar libres de mantenimiento. Estas abarcan productos innovadores como el actuador lineal SKF para paneles solares (parte de la cartera SKF BeyondZero) y el SKF Solar Hub, desarrollados específicamente para este mercado (fig. 2). Ambos productos están diseñados, ensamblados y ensayados por SKF. Al mismo tiempo, la empresa ofrece soluciones de rodamientos libres de mantenimiento con la posibilidad de integrarlos en soportes completamente obturados durante la vida útil del producto.

Estas soluciones específicas están avaladas por más de 100 años de conocimientos técnicos en ingeniería de aplicaciones, con el respaldo del servicio de consultoría del Grupo. Además, SKF es un fabricante de primera categoría con un gran volumen de producción, lo cual le permite ofrecer al mercado internacional de la energía solar un servicio global.

Por qué seguimiento solar
Los sistemas de seguimiento cumplen un importante papel para la eficiencia en la generación de la energía solar, puesto que contribuyen a incrementar la producción energética de los paneles fotovoltaicos –un seguidor solar de doble eje puede aumentarla en hasta el 40%– y a captar plenamente la radiación solar en los sistemas FVC y ESC (fig. 3). Para incrementar al máximo la generación de energía, estos equipos necesitan estar dotados de características de alto rendimiento, como robustez y posicionado preciso, y ofrecer asimismo una solución fiable, capaz de funcionar bajo duras condiciones ambientales. Un sistema de seguimiento solar debe mantenerse enfocado al sol con una cierta precisión, lo cual depende de la tecnología usada. La tecnología FV sigue al sol con un margen de ± 1 grado, mientras que con la FVC el margen es de ± 0,1 grados. Es importante contar con sistemas de transmisión sin un juego u holgura excesivos. De otro modo, si sopla viento el sistema se balanceará, perdiendo eficiencia o no generando electricidad.

Los actuadores electromecánicos, como el actuador lineal SKF para paneles solares y el Solar Hub, se emplean en sistemas de seguimiento para mover los paneles solares en sentido este-oeste (denominado movimiento “azimutal”) o en sentido norte-sur (denominado movimiento “de elevación”), o en ambos sentidos.

Sistemas de seguimiento
Cuentan con una función de azimut gracias al SKF Solar Hub y una función de elevación mediante los actuadores lineales SKF de la serie CASD  para paneles solares, además de rodamientos apropiados de la amplia gama ofrecida por SKF (fig. 2). Dichas soluciones son adecuadas para la mayoría de los tipos de generación de energía solar: paneles fotovoltaicos, paneles fotovoltaicos de concentración y sistemas de de energía solar térmica de concentración, como cilindros parabólicos, heliostatos o discos solares.

El Solar Hub (fig. 4) es el producto más reciente de SKF diseñado para contribuir al aumento de la eficiencia de los sistemas de seguimiento solar.

Construido para satisfacer los requisitos del cliente, hace un seguimiento preciso del sol desde que sale hasta que se pone, durante todas las estaciones del año y durante toda la vida útil del sistema.

Los SKF Solar Hubs están diseñados para ofrecer una vida útil de 20 años y eliminan los tiempos de parada para cambiar piezas, además de no necesitar relubricación. Las robustas características de su diseño, la exigente selección de sus materiales y el tratamiento optimizado de los mismos, así como una lubricación mejorada y una obturación óptima, hacen de él un producto construido para condiciones ambientales adversas y con una vida útil prolongada que reduce los costes operativos y el coste total de propiedad. Gracias al mínimo juego entre sus piezas, el Solar Hub facilita la generación de energía, disminuyendo el coste normalizado de electricidad (LCOE).

Diseño del Solar Hub
El Solar Hub, CRSD 290 (fig. 5), ha sido especialmente diseñado para aplicaciones de seguimiento solar. Abarca una amplia gama de tamaños de paneles, desde 20 a 70 m² aproximadamente, pudiendo llegar a los 90 m², dependiendo del diseño del seguidor y de las condiciones del viento. El CRSD 290 es un mecanismo de accionamiento rotativo compuesto por una disposición principal de rodamientos precargados, un conjunto de engranajes y un soporte. La precarga durante el montaje hace que el seguimiento tenga un juego mínimo. El mecanismo de engranaje sin fin está diseñado para incorporar propiedades de autobloqueo, permitiéndole mantener un par estático sin un freno externo. Además, el material elegido para el mecanismo, combinado con un tratamiento térmico apropiado, ofrece un gran par admisible y un desgaste limitado, prolongando la longevidad del producto.

En el diseño de SKF, la obturación ha sido optimizada, en comparación con las soluciones estándar existentes en el mercado, para proporcionar las mínimas pérdidas de grasa durante el funcionamiento, a fin de reducir el impacto medioambiental y la necesidad de relubricación. Gracias a los conocimientos de SKF en materia de grasas y lubricación se ha seleccionado una grasa óptima para esta aplicación de movimiento lento, permitiendo así mejorar el rendimiento. Debido a que la reducción en el las necesidades de mantenimiento ha sido un criterio clave en el diseño, el CRSD 290 no necesita prácticamente mantenimiento durante aproximadamente 20 años, en contraste con las soluciones tradicionales existentes en el mercado, que requieren una relubricación anual. Finalmente, todo el diseño está protegido por una carcasa obturada para conseguir un rendimiento óptimo, incluso en condiciones extremas, y cumple con la certificación IP 65.

El Solar Hub tiene la posibilidad de incorporar un motor y electrónica para ofrecer una solución solar completamente integrada. El CRSD 290 Solar Hub puede integrarse con un motor de CA o CC, que puede instalarse indistintamente en el lado derecho o izquierdo del Solar Hub.

Actuadores lineales para paneles solares
La gama de actuadores lineales, CASD-20 y CASD-60 (fig.6), ha sido desarrollada para conseguir los mismos estándares de alto rendimiento que el Solar Hub en términos de mayor generación de energía en combinación con larga duración, fiabilidad, instalación fácil y mantenimiento innecesario. El actuador lineal consta de un husillo con una caja de engranajes integrada, motor, rodamientos, lubricante, dos finales de carrera, sensores Hall y una tarjeta de circuitos, todo ello protegido en una carcasa obturada (fig. 7). En este caso, el rendimiento se consigue mediante el uso de tubos de protección obturados para mejorar la fiabilidad y proteger mejor el sistema de accionamiento, incluso en entornos adversos.

La mayor relación de carga estática a dinámica permite la generación de energía solar incluso en condiciones de fuertes vientos. Para el CASD-20, las cargas dinámica y estática son, respectivamente, 5 kN y 20 kN. En el CASD-60, estos valores son de 12 kN y 60 kN. Dependiendo de la carga estática, ambos actuadores tienen una carrera de hasta 1.500 mm, y su velocidad de funcionamiento es de hasta 2 mm/s en el CASD-20 y de 2,5 mm/s en el CASD-60.

Los actuadores lineales CASD ofrecen mejoras en la eficiencia, como un menor consumo de corriente, una mayor precisión de posicionado y un juego limitado; además, son fáciles de instalar, lo cual permite reducir los costes operativos.

Ventajas del seguimiento solar
En los sistemas FV, el seguimiento solar incrementa la eficiencia o la potencia energética en hasta el 40% usando un sistema de dos ejes provisto de los Solar Hub de SKF. En FVC y ESC se necesitan sistemas de seguimiento solar, puesto que dicho seguimiento es esencial en las tecnologías de concentración.

Para minimizar costes es importante usar tecnología con un sistema de seguimiento en el que su instalación sencilla y rápida reduzca el coste total de propiedad, minimice los intervalos de mantenimiento en caso de que no puedan suprimirse, y la fiabilidad del producto no exija sustituciones ni reparaciones in situ.

Tanto los fabricantes como las empresas de explotación de equipos solares pueden beneficiarse de trabajar con SKF. Colaborando con SKF, los fabricantes pueden aprovechar los amplios conocimientos de la empresa en diseño de ingeniería y eficiencia en la producción. Esto puede resultar en una mayor calidad y una mayor satisfacción del cliente, al mismo tiempo que se evitan los caros trabajos cubiertos por la garantía. Los operadores consiguen una reducción en el coste del sistema solar durante su vida útil gracias a la mayor fiabilidad de los sistemas, que pueden generar más energía durante más tiempo.