para hacerlas más eficientes

Tinta 'solar' y paneles flotantes: avances que revolucionarán las renovables en el futuro

Para que las energías renovables sean nuestra forma principal de impulsar el mundo hace falta todavía mucha innovación tecnológica

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Aunque asociemos la idea de capturar y aprovechar la energía proveniente del sol con los paneles solares modernos, la humanidad ha explotado esta fuente de energía desde hace miles de años para iluminar y calentar su casa, conseguir agua caliente y cocinar. En cuanto al viento, los molinos actuales son una evolución de los que ya retrataba Cervantes.

Los avances tecnológicos han convertido la energía del sol y el viento, entre otras, en algo cada vez más eficiente y fácil de aprovechar, pero todavía queda mucho camino por delante para que nos podamos olvidar definitivamente de los combustibles fósiles y utilizar únicamente estas energías alternativas. Grupos de investigadores e ingenieros de todo el mundo trabajan para recorrer ese camino lo antes posible, y estas son algunas de sus ideas.

1. Perovskitas

Perovskita
Perovskita

Las actuales células solares basadas en el silicio sufren algunas limitaciones: están hechas de un material que raramente se encuentra en la naturaleza en la forma pura y necesaria para fabricarlas, son rígidas y pesadas y su eficiencia es limitada y difícil de ampliar. Unos nuevos materiales, llamado perovskitas, se postulan para solucionar estas limitaciones gracias a que dependen de elementos abundantes y baratos y a que tienen el potencial de alcanzar una mayor eficiencia.

Las perovskitas son una amplia categoría de materiales en los que las moléculas orgánicas formadas en su mayoría por uniones de carbono e hidrógeno con un metal, como el plomo, y un halógeno, como el cloro, en un cristal con forma de celosía. Se pueden obtener con relativa facilidad, de forma barata y sin emisiones, dando como resultado una película delgada y ligera que se puede adaptar a cualquier forma, lo que permitiría fabricar paneles solares de forma sencilla, eficiente y con un resultado adaptable y fácil de instalar.

Sin embargo, tienen dos inconvenientes: uno es que la posibilidad de integrarlas en técnicas de producción en masa aún no ha sido demostrada; el otro, que tienden a descomponerse bastante rápido en condiciones reales.

2. Tinta fotovoltaica

Para solucionar esos inconvenientes de las perovskitas, un equipo del Laboratorio Nacional de Energías Renovables de EEUU ha ideado un método nuevo con el que manejarlas. Se trata de fabricar una 'tinta' fotovoltaica que permita introducirlas en los procesos de producción automática.

Esta investigación comenzó con una pervoskita muy simple compuesta de yodo, plomo y metilamonio. En condiciones normales, esta mezcla formaría cristales fácilmente, pero requeriría un buen rato a altas temperaturas para solidificarlo después, lo que retrasaría y encarecería un proceso de manufactura. Así que el equipo buscó aquellas condiciones que acelerarían la formación del cristal, lo que supuso sustituir parte del material por otros compuestos, como el cloro, y añadir lo que llamaron un "disolvente negativo", algo que asentase la solución con rapidez.

Cristales de perovskita en células fotovoltaicas (Laboratorio Nacional de Los Alamos)
Cristales de perovskita en células fotovoltaicas (Laboratorio Nacional de Los Alamos)

El resultado es lo que han llamado esa 'tinta', que solo requiere un minuto a 100 grados para secarse sobre una superficie, lo suficientemente rápido para ser incorporada a una línea de producción en la que un objeto sea 'barnizado' con una capa de un material líquido, secado y vuelta a empezar. Las células individuales fabricadas con este proceso obtuvieron porcentajes de eficiencia del 17 al 19%, lo cual no alcanza la cifra del silicio, pero es un comienzo. El problema de la degradación, en cambio, sigue ahí: tras 3.000 horas de uso, el 20% del material se había degradado. La investigación sigue adelante para mejorar ambos aspectos.

3. Turbinas eólicas con doble rotor

Según los ingenieros Anupam Sharma y Hui Hu, del Iowa Energy Center, la base de los generadores eólicos tiene dos grandes problemas que limitan su eficienca: uno, que son grandes piezas redondas que en sí mismas no generan energía, y la segunda, que causan una perturbación en el viento que reduce también la energía de cualquier generador situado tras ellas entre un 8 y un 40% según las condiciones.

Su solución es añadir un segundo rotor, más pequeño, a cada turbina. Según sus simulaciones y las puebas realizadas en túneles de viento, las aspas añadidas aumentan la energía generada hasta un 18%. El plan es desarrollar una turbina con doble rotor lo más eficiente posible, determinando dónde es el mejor lugar para situar el segundo, cómo de grande debería ser, qué forma debería tener su base y si debería rotar en la misma dirección que el rotor principal, o justo en la contraria.

4. Paneles solares flotantes

Desde 2011 la compañía francesa Ciel&Terre trabaja para crear paneles solares flotantes a gran escala. Su distema, llamado Hydrelio Floating PV permite que paneles solares comunes se instalen sobre grandes masas de agua como embases, lagos, balsas y canales de agua para riego y similares, así como presas para generación de energía fotovoltaica. Se trata de crear una alternativa sencilla y asequible a los parques solares terrestres, pensando especialmente en industrias que emplean grandes superficies de agua y que no tienen por qué renunciar a darles más uso.

Según la empresa, son fáciles de montar y desmontar, se pueden adaptar a distintas configuraciones eléctricas, son escalables y no hace falta equipamiento o herramientas pesadas. Las primeras instalaciones se han realizado en Reino Unido y Japón.

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