Antecedentes de la industria:
Como el “esqueleto” de una central fotovoltaica, el soporte fotovoltaico está fabricado con acero al carbono galvanizado en caliente, aleación de zinc-aluminio-magnesio, aleación de aluminio y otros materiales metálicos, junto con accesorios de sujeción; es fácil de montar, económico y duradero. Se utiliza para estabilizar y sostener los paneles solares en una amplia variedad de aplicaciones, incluyendo instalaciones sobre tejados, en terrenos y en zonas agrícolas, así como en parkings cubiertos y en diversos sistemas fotovoltaicos. Los soportes están disponibles en versiones fijas, flexibles y de seguimiento; estos últimos pueden ajustarse según las estaciones para optimizar la captación de luz. El acero es su principal materia prima y, a medida que crece la capacidad instalada de energía fotovoltaica, también aumenta la demanda de acero para la fabricación de soportes. La creciente demanda mundial de energía limpia impulsará aún más la expansión del mercado de soportes fotovoltaicos. Con el fin de que la mayoría de las personas comprenda mejor el mercado de soportes fotovoltaicos, Green Ji New Energy ha elaborado este artículo especial para sus lectores.

Introducción al soporte fotovoltaico:
El soporte fotovoltaico, también conocido como soporte para paneles solares, es una instalación clave para la colocación y el apoyo de los paneles solares. Constituye el «esqueleto» de las plantas de energía fotovoltaica, proporcionando un soporte estable y fiable a los módulos fotovoltaicos y garantizando así un funcionamiento seguro y continuo de las plantas en una amplia variedad de entornos. Los soportes fotovoltaicos suelen fabricarse con acero en forma de U o en forma de C, aleado de zinc, aluminio y magnesio, junto con accesorios de conexión de soporte, lo que hace que estos soportes no solo sean fáciles de manipular y montar, sino que también ofrezcan ventajas como un mantenimiento sencillo, una larga vida útil y un bajo coste económico.
La función principal del soporte fotovoltaico es fijar el módulo fotovoltaico en el tejado, en el suelo, en el agua y en otras aplicaciones propias de las centrales fotovoltaicas. Según las distintas aplicaciones, los soportes fotovoltaicos pueden clasificarse en soportes para tejados, soportes sobre terreno, soportes para sistemas fotovoltaicos agrícolas, entre otros. Por ejemplo, en un sistema de generación fotovoltaica instalado en tejado se colocan soportes fotovoltaicos y módulos fotovoltaicos sobre la cubierta del edificio; esta configuración es muy común en edificios urbanos o en lugares donde el suelo es relativamente escaso, ya que permite reducir en gran medida las exigencias en cuanto a la disponibilidad del terreno. Las centrales fotovoltaicas instaladas sobre terreno, por su parte, suelen construirse directamente en el suelo y están compuestas por módulos fotovoltaicos, estructuras de soporte y equipos eléctricos; se trata de una modalidad limpia, renovable y cada vez más frecuente para la implantación de centrales fotovoltaicas. Atendiendo al método de instalación, los soportes fotovoltaicos también pueden dividirse en soportes fijos y soportes de seguimiento: los soportes fijos se clasifican en soportes fijos convencionales y soportes fijos ajustables, en los cuales la orientación de los módulos se ajusta manualmente en función de las variaciones de la radiación solar a lo largo de las diferentes estaciones.

En el costo de fabricación de los soportes fotovoltaicos, los costos de materias primas representan más del 70%, de los cuales la mitad corresponde al acero. El acero es la principal materia prima de los soportes fotovoltaicos, y su consumo aumenta a medida que se incrementa la capacidad instalada de las centrales fotovoltaicas. La parte metálica de los soportes fotovoltaicos incluye principalmente vigas, vigas inclinadas, puntales inclinados, columnas, tirantes inclinados y otros componentes, cuyo material principal es el acero conformado, como el acero en forma de C, el acero angular y el acero en forma de H, entre otros. Por ejemplo, en un proyecto de central fotovoltaica que utiliza una matriz vertical de 2×30, el consumo de acero de una sola matriz alcanzó 530,25 kg.
A medida que aumenta la demanda mundial de energía limpia, la generación fotovoltaica, como una importante forma de energía limpia, sigue registrando un crecimiento sostenido de su capacidad instalada. Esto ha dado lugar a un incremento progresivo de la demanda de acero para los soportes fotovoltaicos. En China, por ejemplo, la nueva capacidad instalada de energía fotovoltaica en 2021 alcanzó los 54.880 MW; si se convierte toda esta capacidad en acero, la demanda adicional asciende a aproximadamente 2,08 millones de toneladas. En el futuro, con la expansión continua de las plantas fotovoltaicas, la demanda de acero para los soportes fotovoltaicos seguirá aumentando.
En general, los soportes fotovoltaicos constituyen una parte importante de las centrales fotovoltaicas, y su demanda incremental de acero aumenta a medida que se incrementa la capacidad instalada de estas centrales. En el futuro, con el mayor desarrollo y la mayor aplicación de las energías limpias, la demanda del mercado de soportes fotovoltaicos seguirá expandiéndose.

Tipo de soporte fotovoltaico:
El soporte fotovoltaico es un equipo especial diseñado e instalado en los sistemas de generación de energía solar fotovoltaica para sostener, fijar y orientar los módulos fotovoltaicos. A fin de lograr la máxima eficiencia de generación de la planta fotovoltaica, el soporte debe adaptarse a la topografía, al clima y a las condiciones de recursos solares del emplazamiento, y los módulos fotovoltaicos deben fijarse con una orientación, disposición y separación determinadas. Según si el campo fotovoltaico puede seguir la variación del ángulo de incidencia de la radiación solar, los soportes fotovoltaicos se clasifican en soportes fijos y soportes de seguimiento. Por soporte fijo se entiende que el campo fotovoltaico recibe la radiación solar de manera constante gracias a la configuración del soporte; su diseño debe basarse en la ubicación geográfica, el entorno, el clima y otras condiciones locales, de modo que el soporte esté orientado de forma óptima para maximizar la superficie expuesta a la radiación solar. Los soportes fijos se dividen en soportes fijos convencionales y soportes fijos ajustables; en el caso de los soportes fijos ajustables, la orientación de los módulos se ajusta manualmente en función de las variaciones estacionales de la luz. Por soporte de seguimiento se entiende que el campo fotovoltaico puede modificar su orientación en función de los cambios en el ángulo de incidencia de la radiación solar; en comparación con los soportes fijos, su proceso de fabricación incorpora un mayor grado de control electrónico, así como mecanismos de accionamiento y ensamblaje de soporte, y se divide principalmente en soportes de seguimiento monoaixiales planos, soportes de seguimiento monoaixiales inclinados y soportes de seguimiento bi-axiales. Al emplear soportes de seguimiento en la instalación de un sistema de generación fotovoltaica, la orientación de los módulos puede ajustarse automáticamente según la intensidad y la dirección de la luz, lo que los hace adecuados para terrenos complejos y más utilizados en instalaciones fotovoltaicas centralizadas.

Estructura de costos del soporte Pv:
En la composición de costos del sistema completo de generación de energía fotovoltaica, el soporte fotovoltaico y su costo de instalación representan el 16,3% del costo de inversión de la central eléctrica, siendo superados únicamente por el módulo fotovoltaico y su costo de instalación. Tanto el soporte fijo como el soporte de seguimiento fotovoltaicos incluyen los costos de materias primas, galvanización en caliente, fabricación y mano de obra; sin embargo, dado que el soporte de seguimiento incorpora un dispositivo de reducción de velocidad rotativo, una caja de control eléctrico y un sistema de control inteligente compatible, su dificultad de producción es relativamente mayor, lo que eleva proporcionalmente los costos de mano de obra y de fabricación y, en consecuencia, los costos de producción. En el costo de producción de los soportes fijos y de seguimiento, las materias primas representan la proporción más alta, superior al 60%; además de las materias primas, los costos de galvanización externalizada también tienen un peso relativamente elevado en el costo de producción, mientras que los costos de mano de obra y de fabricación representan una proporción relativamente baja. Al mismo tiempo, en el soporte de seguimiento se ha añadido el conjunto de accionamiento, lo que ha incrementado los rubros de costo correspondientes al dispositivo de reducción de velocidad rotativo y a la caja de control eléctrico, que representan el 12,1% y el 9,9% del costo de producción, respectivamente. Limitado por los costos de producción, el precio unitario del soporte de seguimiento suele ser aproximadamente el doble del del soporte fijo; así, en 2021 el precio promedio del soporte de seguimiento en China fue de aproximadamente 0,57 yuanes/W, mientras que el del soporte fijo fue de unos 0,26 yuanes/W.

Estado del mercado de soportes fotovoltaicos:
Los soportes de seguimiento pueden lograr una mayor eficiencia en la generación de energía que los soportes fijos; sin embargo, debido a sus mayores costos y a problemas de fiabilidad, su cuota de mercado sigue siendo baja. En la actualidad, la tasa de penetración de los soportes de seguimiento en China es reducida: en 2021, la demanda de soportes fijos alcanzó 46.868 MW, mientras que la de soportes de seguimiento fue de 8.012 MW, lo que representa una tasa de penetración de apenas el 14,6%, inferior al promedio internacional del 37% y muy por debajo también del nivel registrado en Europa y Estados Unidos, donde la tasa de penetración de los soportes de seguimiento se mantiene por encima del 50%. Desde 2016, impulsada por el programa de liderazgo, la tasa de penetración de los soportes de seguimiento nacionales ha aumentado de manera significativa; no obstante, a partir de 2019, la reducción de proyectos de soportes de seguimiento incluidos en dicho programa, junto con la existencia de problemas de limitación de la inyección de energía en algunas regiones del país, han provocado un descenso en su adopción. Desde la perspectiva del perfil competitivo del sector de los soportes fotovoltaicos, se observa una clara tendencia hacia la concentración en las principales empresas: en 2021, las cuotas de mercado de los tres principales actores (CR3), de los cinco principales (CR5) y de los diez principales (CR10) alcanzaron, respectivamente, el 42,1%, el 60,1% y el 81%; entre ellas, las cuotas de CR5 y CR10 registraron máximos de los últimos seis años. Jiangsu Guoqiang Xingsheng, Zhongxinbo y Xingrun Hengxin se sitúan como los tres principales fabricantes de soportes fotovoltaicos en China, con envíos globales de 11.950 MW, 6.518 MW y 5.625 MW, respectivamente.

El acero utilizado en el equipo de soporte fotovoltaico debe presentar las siguientes características:
Los requisitos de rendimiento del acero para los soportes fotovoltaicos solares son estrictos; el acero utilizado en el equipo de soportes fotovoltaicos solares debe presentar las siguientes propiedades:

Resistencia a la tracción y punto de fluencia
El elevado límite de fluencia permite reducir la sección del componente de acero, disminuir el peso estructural, ahorrar acero y reducir el costo total del proyecto. Una alta resistencia a la tracción aumenta la reserva de seguridad global de la estructura y mejora su confiabilidad.

Plasticidad, tenacidad y resistencia a la fatiga
Una mayor plasticidad permite que la estructura sufra grandes deformaciones antes de fallar, lo que facilita la detección temprana de problemas y la adopción oportuna de medidas correctivas. Asimismo, la plasticidad puede redistribuir las tensiones máximas locales; en el caso de la instalación de paneles solares, esta capacidad suele aprovecharse para ajustar el ángulo de inclinación mediante métodos de instalación forzada, lo que, gracias a la plasticidad, induce una reasignación de las fuerzas internas en la estructura, con lo cual las zonas de concentración de tensiones originales tienden a uniformizarse, mejorando así la capacidad portante global de la estructura. Una mayor tenacidad permite que la estructura absorba más energía cuando se ve sometida a cargas de impacto externas; en particular en centrales eléctricas situadas en desiertos y en instalaciones fotovoltaicas sobre cubiertas expuestas a vientos intensos, el efecto de las vibraciones inducidas por el viento es muy evidente, y la tenacidad del acero contribuye de manera eficaz a reducir dicho riesgo. Por último, una mayor resistencia a la fatiga confiere a la estructura una sólida capacidad para soportar cargas cíclicas y repetidas debidas al viento.

Procesabilidad
Una buena trabajabilidad incluye la trabajabilidad en frío, la trabajabilidad en caliente y la soldabilidad. El acero utilizado en la estructura de acero fotovoltaica no solo es fácil de procesar para obtener diversas formas de estructuras y componentes, sino que también exige que dichas estructuras y componentes no presenten efectos adversos excesivos sobre la resistencia, la plasticidad, la tenacidad y la resistencia a la fatiga debido al proceso de fabricación.

Vida útil
Dado que la vida útil de diseño de un sistema fotovoltaico solar supera los 20 años, una buena resistencia a la corrosión también es un indicador importante para evaluar la calidad del sistema de soporte. Si la vida útil del soporte es corta, ello inevitablemente afectará la estabilidad de toda la estructura, lo que se traducirá en una prolongación del período de recuperación de la inversión y en una reducción de la vida útil del sistema fotovoltaico solar en su conjunto.

Tendencias fotovoltaicas futuras que afectan al stent:
1. El aumento de la demanda del mercado de los soportes fotovoltaicos, uno de los materiales auxiliares más importantes de la energía fotovoltaica, influye directamente en la eficiencia de generación de electricidad y en la rentabilidad de la inversión en este sector; su demanda instalada se ve impulsada de manera directa por la nueva capacidad instalada de energía fotovoltaica. La generación de electricidad a partir de energía fotovoltaica constituye una de las principales vías de aprovechamiento de las energías limpias para alcanzar los objetivos de pico de emisiones de carbono y neutralidad de carbono en China. De acuerdo con el Plan de Desarrollo de las Energías Renovables del 14.º Plan Quinquenal, durante dicho período la generación de electricidad procedente de fuentes renovables representará el 50% del incremento total del consumo eléctrico en la sociedad; asimismo, el «Plan de Acción para Alcanzar el Pico de Emisiones de Carbono antes de 2030» prevé que, para 2030, la capacidad instalada acumulada de energía fotovoltaica y eólica alcance los 1.200 GW. En 2021, la capacidad instalada acumulada de energía eólica y fotovoltaica casi se duplicó; en 2022 se han puesto en marcha las primeras grandes bases de energía eólica a escala nacional, lo que impulsará un crecimiento significativo de la capacidad instalada fotovoltaica y, en consecuencia, un rápido aumento de los envíos de soportes fotovoltaicos. En 2022, la nueva capacidad instalada fotovoltaica en China ascendió a 87,41 GW, lo que representa un incremento del 59,27% respecto a 2021, lo cual se traduce en un crecimiento sustancial tanto de la capacidad instalada como de los envíos de soportes fotovoltaicos. Según las previsiones de la CPIA, para 2030 la capacidad instalada fotovoltaica en China podría situarse en 120 GW en un escenario pesimista y en 140 GW en un escenario optimista; además, se espera que dicha capacidad siga aumentando año tras año, lo que a su vez impulsará un crecimiento sostenido de la demanda de soportes fotovoltaicos.

2. Fotovoltaica distribuida de uso generalizado La fotovoltaica distribuida se refiere, por lo general, a la utilización de recursos distribuidos, instalados a pequeña escala y ubicados cerca del usuario del sistema de generación eléctrica; en particular, abarca la fotovoltaica residencial y la fotovoltaica comercial. En cambio, la fotovoltaica concentrada hace referencia a la construcción concentrada de centrales fotovoltaicas en desiertos, regiones de Gobi, zonas montañosas, áreas acuáticas y otros emplazamientos, cuya energía producida se incorpora directamente a la red nacional, mientras que esta última suministra electricidad a cargas de larga distancia mediante su conexión a sistemas de transmisión de alta tensión. Con la mejora continua de la tecnología de generación fotovoltaica, la reducción de los costos de producción y el aumento del apoyo político —como la implementación de proyectos de construcción de fotovoltaica distribuida en todo el condado—, la fotovoltaica distribuida se ha convertido en la principal fuerza impulsora de las nuevas instalaciones fotovoltaicas. En China, por ejemplo, gracias a la política «fotovoltaica +» introducida en 2019, la nueva capacidad instalada de fotovoltaica distribuida en el país alcanzó 11,5 GW, lo que representa un incremento interanual del 17,4%. En 2020, la capacidad instalada de fotovoltaica distribuida llegó a 22,78 GW, con un aumento del 98,6%. La fotovoltaica distribuida suele emplear estructuras fijas; el uso generalizado de estas estructuras dará lugar a un mayor demanda de soportes fijos, lo que podría traducirse en un estancamiento o incluso en una disminución de la tasa de penetración de los soportes fotovoltaicos, desviándose así de la tendencia de desarrollo observada en las regiones internacionales y en Europa y América.

3. Los precios siguen bajando
En los últimos años, ante la necesidad de la industria fotovoltaica de reducir costos y aumentar la eficiencia, el costo de la generación de energía fotovoltaica ha ido disminuyendo, principalmente por las siguientes tres razones: En primer lugar, la escala de la industria fotovoltaica sigue expandiéndose, lo que ha llevado a un aumento significativo en el volumen de producción; con la ampliación de la escala productiva, también se han reducido los costos de fabricación de los equipos fotovoltaicos, ya que el efecto de escala derivado de la producción a gran escala permite disminuir los costos de materiales, componentes y equipos. En segundo lugar, el progreso tecnológico: la tecnología fotovoltaica continúa innovando y avanzando, se han introducido nuevos materiales, procesos y equipos, lo que ha mejorado la eficiencia y el desempeño de los sistemas de generación fotovoltaica. En tercer lugar, la competencia del mercado: la industria fotovoltaica es altamente competitiva; para disputar cuota de mercado y margen de beneficio, las distintas empresas innovan constantemente, mejoran la eficiencia de producción y reducen los costos. Esta competencia ha impulsado el progreso tecnológico y la mejora de los procesos de fabricación, lo que a su vez ha reducido el costo de los sistemas de generación fotovoltaica. Con la promoción adicional del progreso tecnológico y de la competencia del mercado, el costo de la generación fotovoltaica seguirá disminuyendo, lo que abre perspectivas más amplias para el desarrollo de las energías renovables y favorece la adopción y difusión generalizadas de la generación fotovoltaica en todo el mundo. El soporte fotovoltaico, como un importante material auxiliar de la fotovoltaica, en el contexto del costo global de la fotovoltaica, verá gradualmente reducirse su propio costo, y su precio continuará descendiendo. En 2021, el precio promedio del soporte seguidor en China fue de aproximadamente 0,57 yuanes por vatio, mientras que el precio promedio del soporte fijo fue de alrededor de 0,26 yuanes por vatio. Según las previsiones de la CPIA, para 2025 el precio promedio del soporte seguidor en China habrá bajado a 0,46 yuanes por vatio, y el precio promedio del soporte fijo será de aproximadamente 0,24 yuanes por vatio.
 

Nueva demanda de acero para soportes fotovoltaicos:
Las materias primas de los soportes fotovoltaicos son básicamente acero, que incluye principalmente vigas, vigas inclinadas, tirantes inclinados, columnas, tirantes inclinados y otros componentes; el material principal es el acero conformado, entre el cual se encuentran el acero en forma de C, el acero angular y el acero en forma de H. Algunos soportes también utilizan tubos de acero y tubos cuadrados o rectangulares. En el artículo «Comparación del volumen de acero utilizado en los soportes para la disposición horizontal y vertical de módulos fotovoltaicos», Wang Min y He Wenjun toman como ejemplo un proyecto de central fotovoltaica de 30 MW en Vietnam, en el que se calculó el diseño de los soportes fotovoltaicos para las disposiciones horizontal y vertical de los módulos y se analizó el consumo de acero. En este proyecto de central fotovoltaica, se diseñaron 60 módulos fotovoltaicos agrupados en una matriz con una potencia instalada de 22,2 kW, que comprende una matriz vertical de 2 × 30 módulos y una matriz horizontal de 4 × 15 módulos. El peso total promedio de acero por matriz es de 562,19 kg, de los cuales la viga y la viga inclinada son de acero en forma de C, con un peso de 473,48 kg, mientras que la columna está fabricada con tubo de acero, cuyo peso es de 65,43 kg; el acero angular se utiliza para el tirante inclinado y la columna inclinada, con un peso de 23,28 kg. Según estos datos, se puede estimar que el consumo promedio de acero por soporte por cada megavatio de potencia instalada fotovoltaica es de 25,33 toneladas, de las cuales 21,33 toneladas corresponden a acero en forma de C, lo que representa el 84,22%; 2,95 toneladas a tubos de acero, lo que equivale al 11,64%; y 1,05 toneladas a acero angular, lo que representa el 4,14%. En 2022, la nueva capacidad instalada fotovoltaica en China fue de 87.408 MW; si se convierte toda esta capacidad en acero, la demanda adicional de acero para soportes fotovoltaicos en 2022 asciende a 2.213.500 toneladas.

Según el pronóstico de CPIA, desde una perspectiva optimista, entre 2023 y 2027 la capacidad instalada nueva mundial de energía fotovoltaica aumentará de 330 GW a 516 GW, con una tasa de crecimiento anual compuesto del 6,59%; la capacidad instalada nueva promedio anual será de 406 GW, lo que generará una demanda adicional de acero de 10,284 millones de toneladas, de las cuales 8,662 millones corresponderán a acero en forma de C; 1,1971 millones de toneladas serán tubos de acero y 425.800 toneladas, acero en ángulo. En China, la capacidad instalada nueva de energía fotovoltaica pasará de 120 GW a 140 GW, con una tasa de crecimiento anual compuesto del 2,23%; la capacidad instalada nueva promedio anual será de 127 GW, lo que implicará una demanda adicional de acero de 3,216.900 toneladas, de las cuales 2,709.300 toneladas corresponderán a acero en forma de C, 374.400 toneladas a tubos de acero y 133.200 toneladas a acero en ángulo. Desde una perspectiva pesimista, la capacidad instalada nueva mundial de energía fotovoltaica aumentará de 280 GW a 436 GW, con una tasa de crecimiento anual compuesto del 6,53%; la capacidad instalada nueva promedio anual será de 343,8 GW, lo que generará una demanda adicional de acero de 870,85 millones de toneladas, de las cuales 7,334,300 toneladas corresponderán a acero en forma de C, 1,013,700 toneladas a tubos de acero y 360.500 toneladas a acero en ángulo. En China, la capacidad instalada nueva de energía fotovoltaica pasará de 95 GW a 120 GW, con una tasa de crecimiento anual compuesto del 3,39%; la capacidad instalada nueva promedio anual será de 104 GW, lo que implicará una demanda adicional de acero de 2,634.300 toneladas, de las cuales 8,661,200 toneladas corresponderán a acero en forma de C, 1,197,100 toneladas a tubos de acero y 425.800 toneladas a acero en ángulo.

En el costo de producción del soporte fotovoltaico, la proporción de materias primas es la más elevada; estas son, en su mayoría, acero, y el desarrollo futuro del soporte fotovoltaico tendrá un impacto determinado sobre la demanda incremental de acero. El soporte fotovoltaico es uno de los materiales auxiliares clave de la energía fotovoltaica; por ende, la tendencia de desarrollo futura de esta última influirá directamente en la demanda de soportes fotovoltaicos. El crecimiento de la demanda del mercado impulsará de manera directa el aumento de los envíos de soportes fotovoltaicos. Sin embargo, la amplia adopción de la generación fotovoltaica distribuida podría provocar que la tasa de penetración de los soportes se estanque o incluso disminuya, mientras que la reducción general de los costos y la exigencia de mayor eficiencia en la energía fotovoltaica harán que el precio unitario de los soportes siga bajando. En conjunto, la demanda futura de envíos de soportes fotovoltaicos seguirá creciendo en consonancia con la demanda instalada de energía fotovoltaica, lo que a su vez impulsará la demanda incremental de acero. Desde una perspectiva optimista, entre 2023 y 2027 la capacidad instalada anual promedio mundial de energía fotovoltaica será de 406 GW, lo que generará una demanda adicional de acero de 10,284 millones de toneladas; en China, la capacidad instalada anual promedio será de 127 GW, con una demanda adicional de acero de 3,216,900 toneladas. Desde una perspectiva pesimista, la capacidad instalada anual promedio mundial de energía fotovoltaica será de 343,8 GW, lo que implicaría una demanda adicional de acero de 8,708,5 millones de toneladas; en China, la capacidad instalada anual promedio será de 104 GW, con una demanda adicional de acero de 2,634,3 millones de toneladas.

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