Aumento de daños en plantas solares por fenómenos meteorológicos extremos

Contribuido por Adrienne Peters, Gerente de Planificación Técnica en DSD Renewables

El año pasado, una tormenta con granizo del tamaño de pelotas de golf destrozó miles de paneles solares en un proyecto de 3,300 acres y 350 MW en los suburbios de Houston. La producción se desplomó durante tres meses hasta que las operaciones fueron restauradas.

Este tipo de daños se ha vuelto común. En EE.UU., se registraron 27 desastres meteorológicos de mil millones de dólares el año pasado, un notable aumento respecto a un promedio de nueve anuales entre 1980 y 2020. Hailstorms más intensos, incendios, tornados, huracanes y tormentas de nieve, todos impulsados por el cambio climático, interrumpen la generación de energía de manera regular.

A pesar de que muchos sistemas solares están diseñados para soportar lo que antes se consideraba mal tiempo severo — granizo de 25 mm y vientos de 120 mph — no son capaces de resistir tormentas excepcionales que ocurren cada pocos años. Al final, los operadores deben enfrentarse a equipos dañados, presupuestos ajustados, cobertura de seguros limitada y plantillas reducidas.

Planificando para el estrés recurrente

Los daños pueden ocurrir en minutos, pero la recuperación requiere mucho más tiempo.

De todos los fenómenos meteorológicos extremos, el granizo representa el riesgo más constante. Cada gran sitio se encuentra en una zona donde se espera granizo de dos pulgadas al menos una vez cada 25 años, y el 91% está en áreas donde se espera cada década. Con alrededor de 8,000 reclamaciones anuales, es la causa de la mayoría de las pérdidas aseguradas, siendo las regiones de alto riesgo, como Texas, donde los daños por granizo pueden superar la mitad del coste de construcción. En junio de 2023, una tormenta destruyó más de 14,000 paneles en un sitio solar comunitario en Nebraska, dejando el proyecto fuera de operación durante seis meses.

Los incendios forestales también son una amenaza creciente, no solo en el Oeste. De los casi 700 incendios y quemas prescritas activos un día de mayo, el 65% se encontraban en el Medio Oeste, Noreste o Sureste. Incluso los incendios lejanos pueden reducir la irradiancia hasta un 10% y disminuir ingresos anuales hasta un 6%, especialmente en meses de alta demanda. Además, no solo hay que preocuparse por incendios que lleguen al sitio; el cableado expuesto y la maleza pueden iniciar uno.

Los tornados y huracanes generan cargas de viento que frecuentemente superan los límites de la mayoría de los sistemas de montaje. Un parque solar en Florida, diseñado para vientos de 150 mph, sufrió graves daños tras ser golpeado por un tornado EF2 con vientos sostenidos por debajo de ese umbral. La recuperación se estancó durante meses debido a que el huracán Milton tensó las cadenas de suministro y retrasó a los contratistas de la región.

Cada tormenta no solo deja destruidas infraestructuras, sino también datos que pueden influir en futuras decisiones.

Los datos como herramienta de diagnóstico

Si no registras el tamaño del granizo, la velocidad del viento u otras condiciones meteorológicas junto con los problemas de rendimiento, es difícil identificar cuándo las exposiciones climáticas han afectado tu producción.

Las herramientas de vigilancia modernas permiten transformar la respuesta ante tormentas de reactiva a preventiva. Drones, sensores IoT, cámaras térmicas y sistemas SCADA de alta resolución alimentan datos en plataformas para identificar problemas a tiempo. Estas herramientas de monitoreo sirven para identificar problemas en el sitio y evaluar posibles daños estructurales o suciedad en los paneles. El mantenimiento predictivo impulsado por IA — que detecta anomalías y activa inspecciones antes de que los problemas escalen — puede reducir fallos hasta en un 70%, mejorar la eficiencia energética en un 40% y disminuir los costos de O&M en aproximadamente un 25%. Con la reducción del 30% en los costos de despliegue anuales, estos sistemas de IA son cada vez más accesibles y suponen menos preocupaciones presupuestarias. En realidad, es posible que te cueste más recuperar el sitio que haber implementado estos recursos.

Los eventos climáticos históricos también pueden perfeccionar las mejores prácticas. Durante una tormenta de granizo en Texas en 2022, los operadores colocaron los paneles solares a 60 grados, el ángulo más inclinado disponible, lo que protegió la mayoría de los módulos del granizo de 2 pulgadas. Sin embargo, los daños aumentaron donde el granizo llegó a las 3 pulgadas. Tras la tormenta, los ingenieros revisaron los datos del sitio, modelaron escenarios alternativos y descubrieron que un ángulo de 75 grados podría haber evitado casi todos los daños.

Las conclusiones derivadas de estos datos ahora dan forma a los protocolos de almacenamiento en regiones de alto riesgo.

Diseñando para condiciones reales

Con mejores datos y herramientas inteligentes, la resiliencia es alcanzable — ya sea desarrollando un proyecto solar comunitario de 5 MW o un sitio de utilidad a escala de 200 MW.

Los proyectos en regiones frías se están diseñando con ángulos de inclinación más pronunciados para minimizar la acumulación de nieve y aliviar la presión sobre los rieles. En zonas de huracanes, las filas son más cortas, las pilas son más gruesas y los anclajes son más firmes. En áreas propensas a rayos, como Florida Central, se están mejorando las protecciones de toma a tierra y sobretensados. Los sitios en riesgo de inundaciones utilizan inversores elevados.

Seleccionar los componentes adecuados para cada sitio es crucial. Los sistemas de paneles de inclinación fija suelen ser más accesibles y menos costosos de mantener, pero limitan la posibilidad de ajustar o mover los paneles ante fenómenos meteorológicos específicos. Un sistema de seguimiento, aunque más caro, soluciona este problema y ofrece mejor producción energética. Según el entorno, es esencial elegir componentes adecuados para las temperaturas y precipitaciones esperadas. Ya sea hardware más resistente a la corrosión en regiones costeras o cableado y transformadores de altas temperaturas para climas cálidos, elegir los componentes correctos puede marcar una gran diferencia.

Estas elecciones también afectan la asegurabilidad. A medida que aumentan las reclamaciones por fenómenos meteorológicos extremos, las compañías aseguradoras prefieren sitios que se han preparado para estos riesgos. Las pérdidas por granizo, tornados y otras tormentas superaron los 50 mil millones de dólares por segundo año consecutivo en 2024. Un desarrollador redujo las primas de seguro en un 72% en un sitio de 140 MW mediante la mejora del diseño y los protocolos de O&M. Y, desde luego, un menor riesgo hace que los proyectos sean más atractivos para los inversores.

Es evidente que un enfoque único ya no es suficiente. A medida que las condiciones ambientales se desvían más de las normas históricas, el diseño y la ingeniería deben evolucionar también.

De la resiliencia a la preparación

Independientemente del tamaño de tu sistema, la diferencia entre lo que puedes rastrear y lo que debes rastrear es un recordatorio de que el conocimiento es poder. Muchos errores iniciales, como subestimar la exposición al granizo, ocurrieron por la falta de información. Ahora, con informes de campo, registros de tendencias y análisis de IA, las decisiones se vuelven más precisas. Esto es crucial cuando la capacidad supera la mano de obra disponible para mantenerla en funcionamiento.

Utiliza todos esos datos. Empléalos para guiar tu estrategia a largo plazo. Compara el rendimiento con las referencias regionales para detectar degradaciones a tiempo. Realiza diagnósticos antes de fallos, no después. Integra proyecciones climáticas en tus modelos en lugar de depender de lo que ocurrió hace décadas. Diseña proyectos considerando los códigos y estándares regulatorios futuros. Aprovechar estas perspectivas junto con tecnologías en evolución permitirá avanzar hacia sistemas solares resilientes que puedan contribuir a la red a largo plazo.

Sobre el autor

Adrienne Peters se unió a DSD Renewables en 2019 y es la Planificadora Técnica Senior. Es el primer contacto para toda correspondencia técnica de Gestión de Activos con los clientes de DSD y coordina todas las actividades solares de DSD en el sitio, incluidas las visitas de mantenimiento planificadas y no planificadas.