Energía solar fotovoltaica en aeropuertos - OBSA

OBSERVATORIO DE LA SOSTENIBILIDAD EN AVIACIÓN
Energía solar
fotovoltaica
en aeropuertos
Enrique Iniesta Navarro
Ingeniero Técnico Industrial por la Universidad Politécnica de Madrid
y formado en ESFV por el CIEMAT. Ha trabajado en el
Departamento de Ingeniería de ATERSA, desarrollando proyectos
fotovoltaicos en África, Asia y Sudamérica. Actualmente desarrolla su
labor como consultor en Ingeniería de Sistemas Fotovoltaicos.
Colaborador de SENASA en aspectos relacionados con la ESFV.
[Julio de 2011]
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OBSERVATORIO DE LA SOSTENIBILIDAD EN AVIACIÓN
Resumen
El contexto energético mundial exige profundos cambios en la gestión de los recursos que
ofrece la naturaleza. La energía solar fotovoltaica figura como una firme candidata para
formar parte del grupo de tecnologías que facilitarán la necesaria transición. El presente
artículo expone las ventajas de introducir la misma en entornos aeroportuarios, cuyos
requerimientos energéticos son de gran importancia. Asimismo, se consideran los factores
que pudieran afectar al normal desarrollo de su actividad y se mencionan algunas cuestiones
de índole financiera.
Palabras clave
Fotovoltaica, aeropuertos, conexión a red, emisiones, perfil de consumo, integración
arquitectónica, coches eléctricos, reflejos, interferencias, costes.
Introducción
Los problemas medioambientales, económicos, sociopolíticos y geoestratégicos relacionados
con la energía representan un desafío inmediato e inaplazable 1 . Las energías renovables
permiten afrontar el mismo con las suficientes garantías para que nuestro futuro sistema
energético, basado en la diversificación de recursos y la eficiencia en el consumo, sea
sostenible a largo plazo. La energía solar fotovoltaica (en adelante ESFV), cuya viabilidad
técnica quedó ampliamente demostrada en la 2ª mitad del S.XX durante la carrera
aeroespacial, cuenta con enorme potencial para ayudar a solucionar el problema energético
mundial. Al constituir un recurso descentralizado, permite aumentar la autonomía energética y
la riqueza locales, disminuyendo simultáneamente las tensiones internacionales relativas a
las reservas de combustibles fósiles. Por otra parte, la importante reducción de costes en los
procesos de fabricación a lo largo de la última década, unida al creciente incremento de
precios de las energías convencionales, abre el camino para la competitividad económica (sin
necesidad de subvenciones) del autoconsumo fotovoltaico, que se espera sea una realidad a
partir de 2015 2 .
Como fuente de energía libre de emisiones, la ESFV, repercute positivamente sobre el efecto
invernadero. A modo de ejemplo, cabe mencionar que, en la Comunidad de Madrid, 1m 2 es
susceptible de generar 170KWh/año 3 , lo cual supone evitar la emisión de 28,22Kg de CO 2 ,
43,18g de SO 2 , 36g de NO x , 0,4cm 3 de residuos radiactivos de baja y media actividad y
48,79mg de alta actividad 4 .
El carácter modular de la tecnología fotovoltaica permite adaptarse a las necesidades de cada
usuario sin que existan costes fijos de importancia. El mantenimiento de los sistemas es
1 Lorenzo Pigueiras; Eduardo y otros. Electricidad solar. Ingeniería de los sistemas fotovoltaicos. Ed. PROGENSA,
1994.
2 ASIF; APPA. Comunicado de prensa de 6 de agosto de 2008.
3 Suponiendo orientación e inclinación óptimas para módulo fotovoltaico de tecnología monocristalina.
4 Observatorio de la Electricidad de WWF. Boletín anual. 2010
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reducido y comprende una revisión anual de los mismos 5 . Por otro lado, el hecho de poder
ubicar los generadores (carentes de emisiones, ruidos y partes en movimiento) cerca del
lugar de consumo, evita las elevadas pérdidas de transporte, aumentando el valor de la
energía generada y aliviando las exigencias a la red eléctrica nacional.
Fotovoltaica en aeropuertos
Infografía 3D realizada por www.ingenierofotovoltaico.com
En el caso concreto de los aeropuertos, que presentan necesidades energéticas
considerables, la ESFV cuenta con grandes ventajas. Por un lado, el perfil de consumo en
estos centros está drásticamente condicionado por los sistemas de climatización
(aproximadamente el 50% del consumo 6 ), lo cual significa que las puntas en la carga
coinciden con las puntas de generación fotovoltaica, que tienen lugar en las horas centrales
del día, revalorizando los KWh generados. Además, los espacios aeroportuarios disponen de
grandes superficies libres de sombras no vetados para la ESFV, pero, sí, en cambio, para
otros usos incompatibles con el tráfico aéreo, por lo que una utilización masiva de la misma
no representaría ningún problema en este sentido. Como puntos clave para el tránsito de
personas, los aeropuertos constituyen lugares privilegiados para labores de difusión y
concienciación sobre el problema energético y medioambiental, mejorando, al mismo tiempo,
la imagen pública de éstos.
5 En general, la lluvia se encarga de limpiar la superficie de los módulos fotovoltaicos. No obstante, en casos
especiales (climas áridos, elevada polución, cercanía de caminos donde el tráfico rodado levante arena en polvo,
heces procedentes de las aves, etc.), podría ser necesario un servicio de limpieza planificado con objeto de reducir
los efectos sobre la producción energética. La periodicidad de este servicio dependería de la importancia de los
depósitos.
6 García Galludo, Mario; Sanjurjo Navarro, Rafael. Sistemas energéticos en aeropuertos. . Fundación AENA, 2000.
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Actualmente, según el vigente marco regulatorio de conexión a red, toda la producción
fotovoltaica se vierte a la misma, beneficiándose el productor de las primas correspondientes.
No obstante, existen proyectos legislativos para fomentar el autoconsumo y la generación
distribuida. En este contexto, cuando se trata de evaluar el consumo anual de los
aeropuertos, conviene distinguir entre aeropuertos de gran tamaño (Nueva York, Roma,
Londres) y otros menores (Palermo, Málaga, Niza). En los primeros, el consumo presenta un
perfil relativamente constante a lo largo del año. En cambio, en los segundos, se aprecia
notablemente la influencia del turismo sobre las variaciones estacionales de las necesidades
energéticas, cuyo incremento resulta evidente desde mayo hasta septiembre 7 . Teniendo en
cuenta que, en el Hemisferio norte, dichos meses son los más productivos desde el punto de
vista de la ingeniería solar, se deduce que el perfil de generación de una instalación
fotovoltaica se acopla razonablemente bien al perfil de consumo de los pequeños
aeropuertos. No obstante, en los grandes aeropuertos, si un sistema fotovoltaico estuviera
diseñado para satisfacer las necesidades invernales, el exceso de energía generada durante
el verano podría ser inyectado en la red general para ser consumido por otro abonado. Los
KWh cedidos se recuperarían en horas de baja o nula insolación, produciéndose, de este
modo, un intercambio energético mutuamente beneficioso entre el aeropuerto y la red de
distribución.
Infografía 3D realizada por www.ingenierofotovoltaico.com
7 Cardona, E.; Piacentino, A.; Cardona, F.. Energy Saving in Airports by Trigeneration. Part I: Assessing Economic
and Technical Potential”. Science Direct; Elseviere , 2006.
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La forma más inteligente de utilizar la ESFV la encontramos en el ámbito de la integración
arquitectónica, puesto que, además de su función generadora de energía, permite sustituir
materiales convencionales para revestimiento de edificios. Las experiencias en este campo
son positivas y los avances en lo que a estética se refiere hacen que los arquitectos
involucrados contemplen los módulos fotovoltaicos como un elemento plástico más. Los
lugares de instalación son variados: cubiertas, fachadas, marquesinas, muros cortina,
pérgolas de parking…. Estas últimas resultan particularmente apropiadas para cargar coches
eléctricos, reduciendo las emisiones en concepto de transporte y, puesto que la producción
fotovoltaica presenta su máximo en las horas centrales del día, coincidiendo con los picos de
consumo, la carga de aquéllos con ESFV supone reducir el impacto sobre las infraestructuras
aeroportuarias en periodos comprometidos del día.
Infografía 3D realizada por www.ingenierofotovoltaico.com
En cuanto a los posibles reflejos de los rayos solares en los módulos fotovoltaicos que,
eventualmente, pudieran afectar al personal de cabina o torre de control, existen estudios
detallados 8 cuyas conclusiones permiten considerar sus efectos menos peligrosos que los de
otras superficies actualmente existentes en los aeropuertos o sus alrededores (revestimientos
de vidrio en fachadas, grandes agrupaciones de coches, lagos, etc.). A diferencia de otras
tecnologías solares (concentración), los módulos fotovoltaicos están diseñados para absorber
toda la radiación posible, ya que los rayos reflejados no producen energía. A título orientativo,
aunque son numerosas las instalaciones fotovoltaicas operando en aeropuertos de Estados
Unidos 9 , los accidentes aéreos que allí han tenido lugar no incluyen ningún caso donde el
reflejo provocado por una instalación fotovoltaica haya sido el factor desencadenante 10 . No
obstante, se recomienda realizar un análisis de reflexión in situ que contemple las
circunstancias particulares de cada caso.
8 SunPower Co. Technical Support. Technical Notification: SunPower Solar Module Glare and Reflectance. 2009.
9 Aeropuertos de Denver, San Francisco, Fresno, Bakersfield, Oakland, Albuquerque, Boston Logan, San José,
Houston, Prescott, Yuma.
10 US National Transportation Safety Board. http://www.ntsb.gov/investigations/reports_aviation.html
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Otra cuestión importante es la posible interferencia con los equipos de radar. Los estudios
para determinar la ubicación de los generadores fotovoltaicos deben identificar la localización
de las instalaciones de transmisión y recepción de radar para excluir los espacios
inadecuados por su potencial de bloquear, reflejar o perturbar las señales. No obstante,
debido a su baja altura, los sistemas fotovoltaicos apenas presentan riesgos. Además, estos
sistemas no emiten ondas electromagnéticas sobre distancias que pudieran producir
interferencias. Respecto a la instalación eléctrica para evacuación y transporte de la energía
generada, que puede ser importante, debe ser instalada bajo tierra, lejos de cualquier
transmisión de señal.
Infografía 3D realizada por www.ingenierofotovoltaico.com
Desde el punto de vista económico conviene tener en cuenta que la principal inversión se
produce durante la instalación de los sistemas. Después, los costes de mantenimiento son
mínimos. Este hecho, considerando que el rendimiento de los módulos fotovoltaicos está
garantizado por 25 años, tiene interesantes repercusiones de carácter financiero, ya que la
tendencia del precio de las energías convencionales es creciente y nada hace pensar que la
misma cambie. Por lo tanto, la energía de origen fotovoltaico tendrá progresivamente mayor
valor relativo. Además, el marco regulatorio del sector eléctrico ofrece importantes incentivos
para el desarrollo de las energías renovables en respuesta a los compromisos internacionales
para la reducción de emisiones de efecto invernadero.
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Conclusiones
La energía solar fotovoltaica, como recurso no contaminante, permite reducir de modo
significativo el notable impacto medioambiental de los aeropuertos.
Los perfiles de generación de aquélla se acoplan adecuadamente a los perfiles de consumo
de éstos
Los aeropuertos disponen de amplias superficies libres de sombras, cuyas limitaciones de
uso no son incompatibles con la ESFV.
La integración arquitectónica y la carga de vehículos eléctricos aumentan las prestaciones de
este recurso energético.
El autoconsumo y la generación distribuida representan las formas lógicas de utilizar la
tecnología fotovoltaica al eliminar las pérdidas de transporte.
Con respecto a la actividad aeroportuaria, los reflejos o interferencias que pudieran derivarse
del uso de la ESFV son mínimos, aunque conviene considerar las circunstancias particulares
de cada caso.
Los análisis de carácter financiero deben tener en cuenta que: el rendimiento de los módulos
fotovoltaicos está garantizado por 25 años, la principal inversión tiene lugar durante la
instalación, los costes de operación y mantenimiento son reducidos y el precio del KWh de
origen convencional tiende a seguir creciendo.
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