Las plantas solares se construyen precisamente donde el agua se agota más rápido
La ubicación de una central solar se determina en función de la irradiación solar, y esta es el factor determinante de la evaporación. Las mismas condiciones que hacen que un emplazamiento sea rentable (sol intenso, aire seco, viento libre) son las que vacían más rápidamente un embalse al aire libre. La generación de energía solar necesita agua para el lavado, el vapor y la refrigeración, y almacena esa agua precisamente donde es más difícil de conservar y de reponer.
Nadie construye una planta solar en un lugar donde suele estar nublado. La elección del emplazamiento consiste, en esencia, en buscar radiación: mapas de irradiación, días de cielo despejado, baja humedad y terrenos llanos y baratos. Esa búsqueda conduce, casi por definición, a terrenos áridos y expuestos al viento. Y entonces la planta descubre algo que el mapa de irradiación nunca mostró: necesita agua.
El emplazamiento se elige por el sol, y el agua es una consecuencia de ello
El agua no es un criterio de ubicación para las plantas solares. Se convierte en un problema operativo una vez que la planta ya está instalada. Una vez que la planta se encuentra donde da el sol, hay que llevarle el agua: mediante pozos, tuberías, desalinización o camiones. Cada metro cúbico conlleva un coste que una planta situada en una región templada simplemente nunca tiene que asumir y, en muchas jurisdicciones, también conlleva un límite máximo autorizado en cuanto a la cantidad que se puede extraer.
Esa agua tiene que almacenarse luego in situ, en reservorios al aire libre. Ahí es donde se cierra la paradoja: el agua resulta más cara de obtener precisamente allí donde es más fácil perderla.
Una planta solar consume agua, y más de lo que la mayoría de la gente cree
Los parques fotovoltaicos pierden rendimiento cuando los paneles se ensucian, y la acumulación de suciedad es mayor precisamente donde menos llueve. La limpieza de un módulo suele requerir entre 3 y 5 litros de agua en condiciones normales y entre 7 y 8 litros en entornos áridos y polvorientos. Un parque de 1 MW, compuesto por unos 3.000 paneles, puede consumir del orden de 20.000 litros en un solo ciclo de limpieza, y en los emplazamientos áridos se realizan más ciclos al año, no menos.
La energía solar concentrada incorpora un ciclo de vapor además del lavado de los espejos. Las centrales de colectores cilíndrico-parabólicos y de torre con refrigeración por agua consumen aproximadamente entre 2,5 y 3,5 metros cúbicos de agua por MWh generado. La refrigeración en seco reduce esa cifra drásticamente, en torno a un 90 por ciento, pero no llega a cero: los espejos siguen necesitando limpieza y el ciclo sigue requiriendo agua de reposición desmineralizada. Las centrales híbridas se sitúan en un término medio, sacrificando agua a cambio de eficiencia en los días más calurosos, que son también los días en los que la central más necesita generar energía.
Ninguna de estas cantidades supone un gran volumen según los estándares industriales. Se trata de un gran volumen en relación con lo que puede suministrar la planta.
La física: la radiación que hace rentable la central es la misma que vacía el estanque
La evaporación de una superficie abierta no depende de las condiciones meteorológicas. Se rige por cuatro factores, y la ecuación de Penman (la forma para aguas abiertas del mismo balance energético en el que se basa el modelo de Penman-Monteith) los expresa de forma explícita: la irradiancia neta como fuente de energía, el déficit de presión de vapor entre el agua y el aire que la rodea, la velocidad del viento y la temperatura.
Vuelve a leer esa lista comparándola con las especificaciones de un emplazamiento solar. Una elevada radiación directa proporciona la energía. Una baja humedad maximiza el déficit de presión de vapor, por lo que el aire está «sediento». Un terreno abierto y llano permite que el viento sople sin obstáculos. Una temperatura diurna elevada aumenta la presión de saturación en la superficie. Un buen emplazamiento solar maximiza estos cuatro factores simultáneamente.
No se trata de una coincidencia, ni tampoco de mala suerte. Es la misma variable física, la radiación solar, la que aparece en dos ecuaciones diferentes: la que genera los ingresos de la planta y la que agota tu reservorio. En las regiones áridas, un reservorio al aire libre puede perder varios metros de columna de agua al año únicamente por ese mecanismo.
El viento es el copiloto al que se suele subestimar
La radiación aporta la energía necesaria para convertir el agua líquida en vapor, pero es el viento el que se lleva ese vapor y mantiene el proceso en marcha. Sin viento, se forma una capa límite saturada sobre la superficie y la evaporación se ralentiza. Con viento, esa capa se elimina continuamente y la superficie nunca tiene oportunidad de formarse.
La luz tiene una segunda función: hace crecer las algas.
Las algas crecen allí donde hay agua, nutrientes y luz. En los depósitos de agua sin tratar y de agua de lavado, esto se traduce en filtros obstruidos, boquillas ensuciadas, una mayor dosificación y más horas de trabajo. La consecuencia es un círculo vicioso silencioso: las boquillas ensuciadas deterioran la calidad del lavado de los paneles, que es precisamente el motivo por el que la planta almacena el agua en primer lugar.
La variable desencadenante es la luz. Las algas no prosperan en una superficie que no reciba luz.
La única extensión de agua abierta en kilómetros a la redonda
Un reservorio al aire libre en un paisaje árido es un espejo visible desde muy lejos, y para un pájaro se percibe como un oasis, porque en ese paisaje, de hecho, lo es. Esto atrae a la fauna silvestre a una superficie industrial, lo que se convierte en un hallazgo de inspección y, cada vez más, en una condición para la concesión de permisos.
Las autorizaciones medioambientales para grandes instalaciones exigen cada vez más que se cubran o se gestionen de algún modo las superficies de agua abiertas para proteger a las aves y a la fauna local. Lo que antes era una buena práctica se está convirtiendo en una obligación, y las autoridades reguladoras lo comprueban in situ.
¿Qué es lo que realmente se puede gestionar?
Aquí viene lo importante. No se puede modificar la radiación, porque la radiación es la razón de ser de la central. No se puede situar la central en una zona más húmeda sin alejarla del sol. No se puede negociar con el déficit de presión de vapor. El clima, la ubicación y la irradiación no son variables que controle el operador.
Lo que sí se puede controlar es la superficie del líquido que queda expuesta a la atmósfera.
La evaporación, el crecimiento de algas y la atracción de fauna silvestre parecen tres problemas inconexos de los que se ocupan tres departamentos distintos. En realidad, se trata del mismo problema observado tres veces, ya que todos ellos tienen lugar en un mismo sitio: la interfaz entre el líquido y el aire. Si se reduce esa superficie expuesta, los tres problemas se resuelven a la vez, ya que todos dependen de ella.
Esto es lo que las cubiertas flotantes llevan haciendo desde hace décadas en la minería, la agricultura y la industria de procesos, y el mecanismo se traslada al sector solar sin modificaciones, ya que a la física no le importa qué produzca la planta. Las cubiertas modulares flotan en la superficie, se ajustan a medida que cambia el nivel, se instalan sin necesidad de vaciar el reservorio ni detener el funcionamiento, y funcionan sin mantenimiento durante décadas. La barrera reduce la transferencia de masa del vapor, bloquea la luz que alimenta a las algas y elimina el espejo de agua visible.
El argumento no es que una cubierta sea una solución ingeniosa. Es algo más específico y útil que eso: en la ecuación de evaporación de una planta solar, la superficie expuesta es el único factor sobre el que el operador tiene control real.
Da el siguiente paso
Si gestionas reservorios de agua de lavado, agua bruta o agua de refrigeración en una planta solar y quieres saber cuánta agua se pierde en tu instalación y qué cantidad se recuperaría cubriendo la superficie, infórmate sobre cómo se utilizan las cubiertas flotantes modulares en la generación de energía solar.
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