Solar flotante en embalses
La humanidad ya ha inundado más de 400.000 kilómetros cuadrados detrás de las represas, y la energía solar flotante plantea una pregunta simple: ¿por qué dejar vacía toda esa agua iluminada por el sol?
Dietmar Rabich (CC BY-SA 4.0)
Un embalse es una superficie grande, plana, abierta y soleada, generalmente ya conectada a carreteras, una red y, en el caso de una presa hidroeléctrica, una línea eléctrica. La fotovoltaica flotante (FPV) coloca paneles solares ordinarios en flotadores de plástico anclados al fondo o a las orillas. Ha crecido de un puñado de pilotos a escala de kilovatios entre 2007 y 2013 a plantas de cientos de megavatios.
El resumen honesto: **la energía solar flotante funciona, es comercial y cuesta solo un poco más que la solar en tierra; gana donde el suelo es escaso o valioso y donde ya existe un depósito y una conexión a la red. Los beneficios adicionales que se afirman, paneles más fríos y agua ahorrada, son reales pero menores y menos bien medidos de lo que sugieren los folletos, y las tormentas y la ecología son los riesgos abiertos. **
Qué es el ADN
Una planta solar flotante tiene cuatro partes: los paneles e inversores (los mismos que en tierra), flotadores (por lo general, pontón de polietileno de alta densidad que mantienen los paneles a una inclinación baja), pasillos para el mantenimiento y amarres: cuerdas, cadenas y anclajes o amarres de la costa que mantienen la isla en su lugar mientras los niveles del agua suben y bajan y el viento empuja sobre ella. Los cables corren a lo largo de los flotadores hasta un inversor en el banco o en una plataforma flotante.
La mayoría de las plantas se asientan en el agua artificial: embalses hidroeléctricos y de agua potable, estanques de riego, canteras inundadas y pozos mineros, lagunas de aguas residuales. La energía solar flotante en el mar es una variante más nueva y mucho más difícil. The World Bank’s market report counted more than 400,000 km² of man-made reservoirs worldwide.
¿Cómo funciona?
Mismo panel, misma luz solar. Un panel flotante produce electricidad exactamente como lo hace en un techo o en un campo: la potencia es aproximadamente P = η × A × G, eficiencia veces área veces luz solar. Lo que cambia es el entorno.
Enfriamiento. Los paneles pierden alrededor de 0,4% de su potencia por cada grado que se calientan por encima de 25 °C (ver PV-térmica para la física). La temperatura de un panel se establece por un equilibrio: la luz solar lo calienta y el viento y la radiación lo enfrían. Los ingenieros escriben esto como T_module = T_air + G / U, donde U es el coeficiente de pérdida de calor en vatios por metro cuadrado por kelvin. Sobre el agua, el aire es más frío y húmedo, y en diseños abiertos la parte posterior del panel ve la superficie del agua. Las pruebas de campo encontraron que los mejores diseños flotantes elevaron U hasta 22 W/m²K en comparación con los sistemas de referencia, hicieron que los paneles fueran 3.2 °C más fríos en los Países Bajos y 14.5 °C más fríos (en comparación con un sistema en el techo) en Singapur, y dieron hasta un 3% y un 6% más de energía al año (Dörenkämper et al., 2021). Los diseños donde los flotadores cubren el agua debajo de los paneles ganan mucho menos.
Evaporación. Los paneles sombrean el agua y ralentizan el viento sobre ella, por lo que se evapora menos. En los reservorios calientes y secos esto puede ser tan importante como la electricidad: Jin y sus colegas estiman 106 km³ al año ahorrados en su escenario del 30%, modelado más que medido.
Potencia por hectárea. Los arreglos flotantes generalmente se sientan en una inclinación baja y están empaquetados cerca, por lo que una hectárea de agua tiene aproximadamente tanta capacidad como una hectárea de tierra, alrededor de 1 MW, y produce energía similar. Cirata en Indonesia tiene capacidad para 192 MWp en unas 200 hectáreas (Jakarta Post, 2023).
Híbrido con energía hidroeléctrica. En un embalse hidroeléctrico, la energía solar puede utilizar la misma conexión a la red y dejar que la presa retenga el agua en los días soleados para liberarla por la noche: el embalse se convierte en una batería para la planta solar.
Los límites
Teórico. Flotar no cambia la luz solar: un panel flotante hace, en el mejor de los casos, un poco más que el mismo panel en tierra. El potencial global es grande, pero está limitado por la cantidad de cada reservorio que se puede cubrir sin dañarlos. El estudio de Jin y otros limita cada embalse al 30% y a 30 km².
Práctico.
- Viento, olas y niveles de agua. Los amarres deben sostener una isla de paneles a través de tormentas y niveles de agua que pueden oscilar por decenas de metros. En abril de 2024, una tormenta con vientos de unos 50 km/h dañó gravemente la planta Indawadi de 88 MW recién terminada, parte del parque solar flotante Omkareshwar en India (Times of India, 2024).
- Coste. Los flotadores, anclajes y conexiones de grado marino cuestan más que los marcos de tierra; la prima de referencia de EE. UU. Es de aproximadamente el 25% (Ramasamy y Margolis, 2021).
- Mantenimiento. Se puede llegar a todo en barco o por una pasarela; los excrementos de pájaros, las algas y la bioincrustación necesitan limpieza; la seguridad eléctrica cerca del agua necesita cuidado.
- Ecología. Cubrir el agua reduce la mezcla de luz y viento. Una revisión sistemática encontró posibles efectos sobre la temperatura del agua, el oxígeno, las algas y los peces; los interesados calificaron la reducción de la evaporación como la mayor oportunidad y los cambios en la química del agua, incluida la desoxigenación, como la mayor amenaza. Solo el 15% de los operadores encuestados habían sometido a pruebas la calidad del agua (Exley et al., 2021).
- Otros usuarios. Las empresas de agua potable, los navegantes, los pescadores y las reservas naturales tienen voz en la superficie.
Proyectos reales, medidos
| Proyecto | Qué es el ADN | Lo que se midió o informó | Fuente |
|---|---|---|---|
| Sitios de prueba fotovoltaicos flotantes en los Países Bajos y Singapur | Varios diseños flotantes junto a sistemas de referencia terrestres y en techo, con sensores de temperatura e irradiancia | 3,2 °C (Países Bajos) y 14,5 °C (Singapur) más frío, ponderado por la luz solar; coeficiente de pérdida de calor hasta 22 W/m²K más alto; hasta un 3% y un 6% más de rendimiento | Dörenkämper et al., 2021 |
| Embalse de Tengeh, Singapur (2021) | 60 MWp en un embalse de agua potable gestionado por la Agencia Nacional del Agua | Inaugurada en julio de 2021 como una de las plantas flotantes interiores más grandes de su tiempo | El País, 2021 |
| Cirata, Java occidental, Indonesia (2023) | 192 MWp, unos 340.000 paneles, en un embalse hidroeléctrico | Se espera abastecer a unos 50.000 hogares; se informa de un costo de alrededor de 100 millones de dólares (producto previsto, todavía no publicado por separado) | Jakarta Post, 2023 |
| Omkareshwar, Madhya Pradesh, India (2024) | Varias plantas en las aguas de una presa, incluyendo 88 MW en Indawadi | Una tormenta en abril de 2024 causó “grandes pérdidas” a los paneles una semana después de que la planta de Indawadi comenzó a operar | El País, 2024 |
| Mercado mundial | De aproximadamente 1,1 GW a mediados de 2018 a aproximadamente 13 GW para 2022, principalmente en Asia | Estimaciones de la industria | Banco Mundial, 2018; Bloomberg, 2023 |
Como lo dijo el informe del Banco Mundial, las ventajas de rendimiento “aún no han sido confirmadas por instalaciones más grandes, en múltiples geografías y con el tiempo”. Los grandes operadores rara vez publican los rendimientos medidos, la calidad del agua o los daños causados por las tormentas, lo que constituye el mayor vacío en la evidencia.
Lo que cuesta
| Opción | Costo | Año y fuente |
|---|---|---|
| Floating PV, 10 MW, Estados Unidos | $1.29 per W installed against $1.03 en tierra; costo de electricidad alrededor de $0.057 per kWh against $0.047 en tierra (sin créditos fiscales) | 2021, NREL, Ramasamy y Margolis |
| Planta fotovoltaica flotante, planta genérica de 50 MW | 5,6 centavos de dólar por kWh frente a 5,0 en tierra a una tasa de descuento del 7%; costo de capital $0.8 to $1,2 por W en 2018 | 2018, Banco Mundial, SERIS |
| Energía solar a escala industrial en tierra, Estados Unidos | $0.04 to $0,10 por kWh | Junio de 2026, Lazard LCOE+ versión 19 |
| Benchmark: energía solar en el techo de un edificio | Acerca de $0.19 por kWh, central | Nuestro modelo de pared del ventilador |
| Solar en tejados comerciales y comunitarios, Estados Unidos | $0.09 to $0,20 por kWh | June 2026, Lazard |
Lo que dice la tabla: la energía solar flotante cuesta alrededor de un 10 a 20% más por kWh que la solar en tierra, y mucho menos que la solar en un techo típico. Donde el terreno es caro, protegido o simplemente no está disponible cerca de la red, esa prima es pequeña. El estudio NREL encontró que los costos son más sensibles al precio de los flotadores, las cargas de viento y nieve y la eficiencia del módulo.
Donde puede ganar, y donde no puede
Puede ganar:
- Países y islas abarrotados donde la tierra es escasa: Singapur, Japón, Corea del Sur, los Países Bajos, gran parte del sur y sudeste de Asia.
- Depósitos hidroeléctricos, donde existe la conexión a la red y el agua puede retenerse mientras brilla el sol.
- Canteras inundadas, pozos mineros y estanques industriales Que no tienen otro uso.
- Regiones calientes y secas donde la pérdida de agua por evaporación es costosa y el aumento de enfriamiento es mayor.
- Servicios de agua que pueden alimentar su propio bombeo y tratamiento desde sus propios embalses.
No puede ganar:
- Donde la tierra es barata y abundante. Una granja solar en tierra seca generalmente será más barata y simple.
- En lagos ricos en vida silvestre o utilizados para recreación, a menos que la evidencia ecológica diga que una pequeña cobertura es inofensiva.
- En aguas expuestas y tormentosas sin costosos amarres, y en alta mar sin un salto en la ingeniería.
- Como una nueva fuente de agua. Los ahorros por evaporación son reales pero modelados; ayudan, pero no crean un nuevo río.
Lo que está probado, plausible y especulativo
Probado: que plantas flotantes de cientos de megavatios pueden ser construidas y operadas; que cuestan modestamente más que la solar en tierra; que el enfriamiento por agua agrega un poco de rendimiento en diseños abiertos; que las tormentas pueden dañar plantas mal amarradas.
Plausible: que cubrir una proporción moderada de los embalses puede reducir sustancialmente la evaporación, como se ha modelado; que la operación combinada de energía solar e hidroeléctrica agrega valor al usar el embalse como almacenamiento; que la sombra puede reducir las floraciones dañinas de algas en algunos embalses.
Especulativo: que el potencial global de miles de terawatt-horas es práctico una vez que se cuentan la ecología, el uso del agua y las redes; el comportamiento a largo plazo (25 años) de los flotadores y amarres en la luz solar y el agua; que la energía solar flotante en alta mar puede ser asequible.
Preguntas de investigación abiertas
- ¿Qué hace una cobertura del 10, 30 o 50% al oxígeno, la estratificación de temperatura, las algas y los peces en diferentes tipos de lago, medidos a lo largo de los años?
- ¿Cuánta evaporación se ahorra en la práctica, medida con balances de agua más que modelos?
- ¿Cuánto tiempo duran los flotadores en la luz ultravioleta, y si liberan microplásticos o productos químicos al agua potable?
- ¿Qué diseños de amarre sobreviven a tormentas extremas y grandes fluctuaciones del nivel del agua a un costo razonable?
- ¿Cómo funcionan mejor la energía solar y la hidroeléctrica para que ambas ganen más?
Lo que necesitaría un prototipo de trabajo
Para una nueva idea de flotación (un mejor flotador, amarre, método de enfriamiento o diseño ecológico), un modelo de trabajo es un pequeño arreglo sobre agua real, medido junto a una referencia terrestre.
| Fase | Trabajo | Lo que demuestra | Costo aproximado | Tiempo |
|---|---|---|---|---|
| 0. Estudio de diseño | Cargas de viento, olas y nivel del agua, diseño de flotadores y amarres, modelo térmico simple | El diseño sobrevive a las tormentas del sitio en el papel | $10k to $30k | 2 a 3 meses |
| 1. Balsa de prueba | 5 a 20 kW en un estanque o embalse junto a una matriz de tierra idéntica, temperaturas del módulo, rendimiento, datos de viento y agua, un año | Aumento de rendimiento medido, temperaturas, desgaste temprano | $40k to $120k | 12 meses |
| 2. Ecología y durabilidad | Muestreo de la calidad del agua debajo y lejos de la balsa, envejecimiento del flotador y cargas de amarre durante una temporada de tormentas | Efectos ambientales y supervivencia | $50k to $150k | 1 a 2 años (superpuestos) |
| 3. Planta piloto | 0,5 a 2 MW con propietario del embalse, permisos, conexión a la red | Un diseño bancable | Depende del tamaño | 1 a 2 años |
Las fases 0 a 2 cuestan aproximadamente $100,000 to $300,000. Estas son nuestras estimaciones, no cotizaciones.
A quién necesitamos
- Arquitecto naval o ingeniero marítimo para flotadores, amarres y cargas de tormenta.
- Ingeniero de sistemas fotovoltaicos para el diseño eléctrico y la seguridad cerca del agua.
- Limnólogo (ecólogo de agua dulce) Diseñar el monitoreo de la calidad del agua y la vida silvestre.
- Hydrologist Medir la evaporación y el balance hídrico.
- Dueño del embalse o de la empresa de agua dispuesto a acoger una balsa de prueba.
- Especialista en polímeros para probar el envejecimiento y la lixiviación de flotadores.
¿Tiene una mejor idea?
Tal vez tengas un flotador más barato, un amarre más inteligente, un diseño que enfríe mejor los paneles o uno que proteja la vida de un lago. Algunos miembros de la Fundación Local Solar System pueden tener contactos que podrían escuchar un pitch para una idea de energía fuerte. Para ser presentada, una idea necesita un modelo real que funcione y que realmente produzca energía, medida en un instrumento, no reclamada. Las ideas en papel también son bienvenidas: si la física y los números son sólidos, podemos publicarlas aquí en el sitio web. Recaudar capital sin un modelo de trabajo es muy difícil, y no podemos prometer financiamiento, retornos o introducciones.
Para el solar flotante, la medida más barata que cuenta como un modelo de trabajo es Una pequeña balsa de paneles en un estanque junto a un conjunto idéntico en tierra, ambos medidos, con las temperaturas del módulo registradas durante al menos un verano. Esto muestra si la ganancia de enfriamiento es real para su diseño. Envíala a través del formulario de contribución, y compárala con otras ideas en el radar de ideas. Páginas relacionadas: la agrovoltaica comparte tierras de cultivo en lugar del agua, y pequeña hidroeléctrica en tubería toma energía del agua que ya está fluyendo.
Fuentes
- Jin, Y., Hu, S., Ziegler, A.D. y otros (2023). Producción de energía y ahorro de agua a partir de la fotovoltaica solar flotante en embalses globales. Nature Sustainability 6, 865-874.
- Dörenkämper, M., Wahed, A., Kumar, A. y otros (2021). El efecto de enfriamiento de la energía fotovoltaica flotante en dos zonas climáticas diferentes: una comparación de los datos de prueba de campo de los Países Bajos y Singapur. Solar Energy 214, 239-247.
- Ramasamy, V. y Margolis, R. (2021). Floating photovoltaic system cost benchmark: Q1 2021 installations on artificial water bodies. NREL/TP-7A40-80695.
- Grupo del Banco Mundial, ESMAP y SERIS (2018). Donde el sol se encuentra con el agua: informe del mercado de energía solar flotante, resumen ejecutivo.
- Hernández, R.R., Exley, G., Page, T. et al. (2021). Evaluación científica y basada en evidencia de las partes interesadas: respuesta del ecosistema a la energía solar fotovoltaica flotante e implicaciones para la sostenibilidad. Reseñas de Energía Renovable y Sostenible 152, 111639.
- Ember (2025). Revisión Global de Electricidad 2025: las fuentes bajas en carbono representarán el 40,9% (12.609 TWh) de la electricidad mundial en 2024, lo que implica un total de unos 30.800 TWh.
- Chong, C. (2021). La primera granja solar flotante a gran escala de Singapur se abre en el embalse Tengeh. El País, 14 de julio de 2021.
- AFP (2023). Jokowi inaugura la granja solar flotante más grande del sudeste asiático. The Jakarta Post, 9 November 2023.
- Times of India (2024). La tormenta daña la planta solar flotante más grande del mundo en Madhya Pradesh, 12 de abril de 2024.
- Bloomberg (2023). Paneles solares flotantes convierten antiguos sitios industriales en minas de oro de energía verde, 3 de agosto de 2023.
- Lazard (junio de 2026). Coste de Energía+, versión 19.
- Local Solar System Fundación (2026). El mural del ventilador: modelo abierto, punto de referencia solar en el techo.