Cuando Japón puso en marcha su programa nacional de tarifas reguladas (FIT) en 2012, la región de Tohoku, afectada por el terremoto y el tsunami de marzo de 2011, se convirtió en uno de los campos de pruebas más importantes para la energía fotovoltaica (FV) a gran escala. Entre los proyectos que surgieron de los esfuerzos de recuperación se encuentra la central fotovoltaica de Ishinomaki Numazu, una instalación en suelo de aproximadamente 14 MW (CC) construida en un antiguo campo de golf de la ciudad de Ishinomaki, en la prefectura de Miyagi. Puesta en servicio el 1 de septiembre de 2017, la central está diseñada para generar unos 16,08 millones de kWh de electricidad limpia al año, suficiente para cubrir el consumo anual de aproximadamente 4.400 hogares japoneses medios.

Para los promotores de proyectos, los contratistas EPC y los inversores que evalúan paneles solares fotovoltaicos para centrales a gran escala, Ishinomaki es mucho más que una simple hoja de cifras. Muestra cómo un emplazamiento con limitaciones tras un desastre, un clima adverso y un contrato de compra de energía de 20 años se combinan para definir exactamente lo que debe ofrecer un panel solar. Este estudio de caso repasa el proyecto, sus decisiones de ingeniería y las lecciones que los compradores deberían tener en cuenta a la hora de seleccionar proveedores.

Tabla 1. Resumen del proyecto: central fotovoltaica de Ishinomaki Numazu

1. Cómo convertir un campo de golf abandonado en una central eléctrica

Una de las decisiones más llamativas en Ishinomaki es la propia ubicación: un campo de golf en desuso que abarca unas 22 hectáreas en las afueras de la ciudad. La reutilización de terrenos industriales abandonados como este resulta atractiva en Japón, donde escasean los terrenos llanos aptos para la construcción y se protegen las tierras agrícolas fértiles. Al reurbanizar un terreno ya nivelado y drenado, el promotor evitó entrar en competencia con la agricultura y acortó el proceso de obtención de permisos.

Sin embargo, los campos de golf no son terrenos llanos. Sus pendientes onduladas, sus tees de salida y sus zonas de rough crean un terreno irregular, con profundidades de suelo variables y un drenaje irregular. El equipo de ingeniería optó por trabajar con el terreno en lugar de contra él: durante la preparación del emplazamiento, aprovecharon la topografía existente para ampliar la superficie disponible para los paneles solares fotovoltaicos, nivelando el terreno solo donde era estrictamente necesario. También se construyó un estanque regulador específico, de conformidad con una ordenanza emitida por la prefectura de Miyagi, para que las aguas pluviales que se escurren de la amplia zona cubierta de paneles se controlaran antes de llegar a los cursos de agua locales.

En lugar de imponer una única disposición de los bastidores en toda la instalación, el equipo dividió las matrices en cuatro grandes tipos y adaptó cada uno de ellos a las condiciones del terreno de su zona. Los grandes conjuntos de la planta se construyeron con cuatro módulos montados en posición vertical (a la altura), lo que permitió instalar más paneles por estructura de soporte y ayudó al equipo de diseño a alcanzar la eficiencia de conversión óptima para la superficie disponible. El resultado es un proyecto que parece hecho a medida para el terreno, en lugar de impuesto sobre él.

2. Diseño de paneles y conjuntos fotovoltaicos solares adaptados al clima de Miyagi

La prefectura de Miyagi se encuentra en la costa del Pacífico de Tohoku, una región conocida por sus intensas nevadas invernales, los vientos ocasionales con fuerza de tifón, la elevada humedad y, por supuesto, un alto riesgo sísmico. Cualquier panel fotovoltaico instalado aquí debe soportar la carga de nieve sobre la superficie del módulo, los amplios ciclos térmicos entre el calor del verano y las heladas del invierno, la niebla salina costera y las vibraciones de los terremotos. El dimensionamiento de 14 MW CC / 10 MW CA —un ligero sobredimensionamiento de CC a CA— también es típico de los proyectos japoneses maduros de tarifas de alimentación (FIT): permite sacar más kilovatios-hora del inversor y de la conexión a la red durante los meses de baja irradiación, que es precisamente cuando los días más cortos y con más nieve de Tohoku cobran importancia.

La orientación vertical es un detalle en el que merece la pena detenerse. En climas nevados, las filas orientadas verticalmente eliminan la nieve más rápidamente que las amplias matrices horizontales y reducen el riesgo de largas paradas invernales. Además, facilitan la limpieza de la cara frontal. Cada tipo de instalación elegido para Ishinomaki refleja un equilibrio entre el rendimiento energético, la carga estructural y la facilidad de mantenimiento a largo plazo; las mismas consideraciones que los compradores de cualquier lugar con un clima de cuatro estaciones deberían incluir en las especificaciones de sus paneles y estructuras de soporte.

También cabe destacar la distribución de 14 MW en CC frente a 10 MW en CA. Una relación de sobredimensionamiento de CC a CA de alrededor de 1,4 es habitual en regiones donde la irradiación invernal es baja y los picos estivales son breves: permite que los inversores funcionen más cerca de la carga máxima durante más horas al año, lo que equilibra el rendimiento anual en lugar de centrarse únicamente en un único pico estival. Para los compradores de módulos, esto significa que los paneles fotovoltaicos que elijan pasarán gran parte de su vida útil funcionando a carga parcial, donde el bajo coeficiente de temperatura y el rendimiento con poca luz son tan importantes como la potencia nominal.

3. Por qué la calidad de los paneles determina el retorno de la inversión a 20 años

En el marco del programa FIT de Japón, la electricidad generada en Ishinomaki se vende a Tohoku Electric Power mediante un contrato a largo plazo con tarifa garantizada. Esa estructura cambia por completo la función de los paneles solares fotovoltaicos: la planta no se evalúa el día de su puesta en marcha, sino en función de si sigue produciendo cerca de su potencia nominal durante dos décadas y más allá.

Para que un proyecto sea financiable y cuente con el respaldo de un inversor institucional como GE Energy Financial Services, es necesario que los propios módulos sean financiables. En la práctica, esto se traduce en una breve lista de especificaciones innegociables: certificación según las normas IEC 61215 e IEC 61730 en materia de diseño y seguridad; alta resistencia al PID (degradación inducida por potencial) en condiciones de calor y humedad; bajo LID inicial; una garantía de rendimiento lineal de 25 años con una degradación anual que, por lo general, se mantiene en un nivel igual o inferior al 0,5-0,7 %; y una producción constante y trazable en todos los lotes enviados a la obra. Las ubicaciones costeras y con nieve valoran especialmente las pruebas de niebla salina y de carga de nieve.

También existe el argumento de la densidad energética. Dado que toda la planta debe caber en una superficie fija de 220 000 m², cada punto porcentual adicional de eficiencia de los módulos se traduce directamente en kilovatios-hora adicionales a lo largo de la vida útil de la central —y en ingresos contractuales adicionales—. Elegir el panel fotovoltaico más barato por vatio parece atractivo al principio, pero un módulo que se degrada más rápido, falla por PID o necesita sustituciones frecuentes erosiona silenciosamente el flujo de caja que los inversores del FIT habían previsto.

4. Resultados e impacto en la comunidad

Desde que entró en funcionamiento comercial el 1 de septiembre de 2017, la central de Ishinomaki Numazu ha suministrado aproximadamente 16,08 millones de kWh de electricidad solar al año a la red regional, lo que equivale al consumo anual de unos 4.400 hogares normales. El nombre del promotor del proyecto, Ishinomaki Kizuna GK, evoca el contexto: “kizuna” significa «lazos» en japonés, y la central forma parte del amplio esfuerzo de reconstrucción de una ciudad que perdió a más de 6.000 habitantes en el tsunami de 2011.

Más allá de los megavatios-hora, el proyecto pone de manifiesto un modelo replicable: capital privado para infraestructuras, experiencia internacional en EPC, un terreno industrial abandonado reconvertido y un equipo dedicado a la operación y mantenimiento (O&M) encargado de garantizar la disponibilidad de la planta durante todo el año. Se trata del tipo de referencia que se ha convertido en un estándar para la energía solar a escala de red en toda Asia Oriental.

5. Consejos para los compradores que buscan paneles solares fotovoltaicos

¿Qué debería aprender un promotor o una empresa de ingeniería, compras y construcción (EPC) de Ishinomaki a la hora de adquirir paneles solares fotovoltaicos para la próxima planta?

En primer lugar, hay que basarse en las condiciones climáticas, no en el precio de venta. La nieve, la sal, el calor y las cargas sísmicas deben determinar la certificación de los módulos, el diseño del bastidor, la elección del vidrio y la orientación del montaje antes de que influyan en la discusión sobre el presupuesto. En segundo lugar, exija documentación que garantice la viabilidad financiera: certificación IEC completa, garantías lineales de rendimiento de 25 años, trazabilidad de los lotes y un fabricante capaz de mantenerse en el mercado durante toda la vida útil del proyecto. En tercer lugar, estandarice el uso de un único modelo de módulo en toda la instalación, de modo que las piezas de recambio, la formación y las operaciones y el mantenimiento resulten sencillos durante décadas. En cuarto lugar, considere la disposición del emplazamiento como parte de la decisión sobre el producto: el panel adecuado en una geometría de campo incorrecta ofrece un rendimiento inferior al esperado.

Precisamente por eso, un fabricante integrado —que diseña y produce células solares, módulos fotovoltaicos, baterías de litio y sistemas solares completos bajo un mismo techo— suele conseguir los pedidos a gran escala. Las células, el laminado de los módulos, la ingeniería del sistema y la garantía posventa ya no son cuatro proveedores distintos con los que hay que coordinarse.

Por último, no te limites al módulo en sí y pregunta por el sistema en su conjunto. Una planta moderna de 14 MW se combina cada vez más con almacenamiento en baterías, monitorización a nivel de cadena y operación y mantenimiento remotos. Los paneles fotovoltaicos que se comunican bien con los inversores y el sistema de almacenamiento —gracias a ventanas de tensión adaptadas, coeficientes de temperatura estables y curvas de degradación predecibles— sacan más partido a cada megavatio-hora de lo que sugiere la potencia nominal por sí sola. El proyecto de Ishinomaki se construyó antes de que la hibridación con baterías se convirtiera en la norma en Japón, pero su lógica de ingeniería sigue siendo el modelo a seguir: elige el panel pensando en el contrato climático y financiero de 20 años, no en el presupuesto que recibas esta semana.

Acerca de JA TECH

Fundada en 2007, JA TECH se especializa en el diseño, la producción y la venta de células solares, módulos fotovoltaicos, baterías de litio y sistemas solares integrados. Desde parques solares a gran escala, como el de Ishinomaki, hasta instalaciones comerciales en tejados y con almacenamiento, nuestro equipo de ingeniería suministra paneles fotovoltaicos fiables, diseñados para climas adversos y con una vida útil de 25 años. Si está planificando un proyecto solar en suelo, en tejado o híbrido y desea que las especificaciones y los precios de los módulos se adapten a su clima local y a la normativa de la red eléctrica, póngase en contacto con nuestro equipo de ventas para obtener una propuesta a medida.

Fuentes

Los datos del proyecto que figuran en este artículo se basan en el comunicado de prensa n.º 88 de juwi Shizen Energy Inc., titulado “juwi Shizen Energy ha finalizado la central fotovoltaica de 14 MW de Ishinomaki Numazu, en la prefectura de Miyagi” (31 de enero de 2018), en las referencias de proyectos publicadas por Trina Solar y en los registros de centrales de Global Energy Monitor. Las marcas de módulos realmente instalados en la planta son las documentadas por las partes encargadas de la construcción (EPC); este estudio de caso se presenta a modo de referencia para la ingeniería y el abastecimiento.