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El futuro de la Energía Solar · Lufft · SICO

Febrero 5, 2019

Cuando piensas en energías renovables, ¿en qué piensas? Hidroelectricidad? ¿Energía eólica?

De hecho, han demostrado ser los más populares en los últimos años. La energía hidroeléctrica en su forma actual es la más barata de las energías renovables y la energía eólica es la de más rápido crecimiento. Sin embargo, existe una en energía renovable que es mucho más versátil y tiene el potencial de lograr un ROI más alto que los mencionados anteriormente, un proveedor de energía que todos vemos y sentimos todos los días: el sol.

Si bien tanto la energía eólica como la hidroeléctrica cubren una amplia gama de necesidades, la energía solar tiene el potencial de cambiar nuestras vidas en formas de gran alcance. Pero, ¿cómo utilizamos este cambio y cómo cambiará nuestras vidas?

¿Qué son las células solares? ¿Cómo trabajan?
Los sistemas solares convierten la energía enorme e inagotable del sol en electricidad. Las células solares, también conocidas como células fotovoltaicas, son las herramientas para llevar a cabo esta conversión. Muchos de nosotros imaginamos la energía solar como sistemas a gran escala en el desierto o como techos solares más pequeños y de color oscuro en casas residenciales y edificios de oficinas. Las células solares absorben la luz solar, atraídas por el recubrimiento oscuro y antirreflectante de las células. En este momento, ninguna célula solar puede procesar el 100% de los rayos solares. Esta es también la mayor limitación de que los investigadores están trabajando duro para mejorar.

La luz solar penetra en la célula solar, que consta de dos capas de semiconductores con cargas opuestas. Estos absorben la luz y la convierten en corriente eléctrica. Cada celda está diseñada para generar solo una cierta cantidad de electricidad y, debido a la tasa de absorción, suele ser una salida pequeña, por lo que la mayoría de los sistemas solares tienen muchas celdas interconectadas. Todos estos módulos interconectados entregan la energía directamente al área donde se necesita.

 

Energía solar vs. Otras Energías Renovables
Lo que diferencia a la energía solar  es su versatilidad en proyectos grandes y pequeños.

Por ejemplo, la energía hidroeléctrica ciertamente tiene sentido cuando se trata de suministrar una red eléctrica cercana. Sin embargo, se limita a los recursos locales y por lo tanto es bastante inflexible. La energía eólica también requiere ubicaciones donde el viento sopla más o menos uniformemente. Otra desventaja es la fuerte influencia de los grandes aerogeneradores en el paisaje, que a menudo provoca una protesta de los residentes locales. La energía hidroeléctrica requiere la intervención en la naturaleza y, a menudo, también el desvío de una fuente de agua.

Comparado con eso, la energía solar ofrece una gama mucho más amplia de aplicaciones: el sol está disponible en casi todas partes (excepto, por supuesto, en los lugares más remotos de la Tierra). También es la energía que menos impacto tiene sobre el paisaje y la naturaleza. Las células solares como una fuente de energía independiente pueden unirse a estructuras existentes o integrarse en materiales. Incluso se puede utilizar en aplicaciones móviles, lo que es probablemente la mayor ventaja.


Innovaciones recientes
A medida que el costo y la innovación de las células solares se vuelvan más baratos y más disponibles, las siguientes aplicaciones solo serán más populares.

Células solares transparentes
Como su nombre indica, esta forma avanzada de la célula solar es en gran medida transparente, no completamente, ya que de lo contrario la luz se transmitiría directamente, pero sería suficiente para numerosas aplicaciones nuevas. Los investigadores lograron desarrollar un diseño que incluye sales orgánicas que absorben suficiente luz UV e infrarroja para convertir la radiación solar en energía. Si bien el uso de superficies transparentes que generan energía evoca inmediatamente una imagen de grandes torres acristaladas o casas con ventanas que se extienden desde el piso hasta el techo, el uso práctico no es tan grande. Imagina la pantalla de una tableta o teléfono inteligente con este tipo de célula solar. O el parabrisas de un coche. Las células solares transparentes son, por lo tanto, mucho más atractivas que los típicos módulos de color oscuro y tienen una gama de aplicaciones mucho más amplia.

Células solares orgánicas
En la mayoría de los casos, los módulos solares están hechos de silicio, ya que este es el material más efectivo para convertir la radiación solar en energía. En promedio, una célula de silicio convierte aproximadamente el 19% de la luz solar recibida. Un ejemplo particularmente efectivo incluso logró una eficiencia del 27%. Las células solares orgánicas hechas de plástico y carbono, que durante mucho tiempo han sido consideradas ineficientes, se están poniendo al día en el mercado: en el pasado, las células basadas en carbono no se acercaban al silicio. Ahora pueden competir con ellos con eficiencias entre el 15 y el 25%. Dado que los materiales orgánicos de células solares son flexibles, ligeros y fáciles de manejar, se pueden utilizar en una variedad de aplicaciones. Se pueden aplicar, por ejemplo, en estructuras móviles, en textiles o accesorios, o en materiales que requieren materiales semitransparentes, como ventanas.

Biogenico
Los investigadores también han logrado un gran avance en las células solares de organismos vivos.

Las células modificadas genéticamente se caracterizan por su capacidad para funcionar incluso en baja radiación solar. Aunque este tipo de tecnología de células solares aún está en su infancia, podría representar un avance sobre las tecnologías existentes en el futuro. El objetivo no es reemplazar los materiales existentes para la generación de energía solar, sino crear una manera de habilitar los rendimientos solares incluso en áreas que reciben menos luz solar.

Flexible y ultra-delgado
Durante mucho tiempo, la energía solar fue sinónimo de grandes paneles oscuros que crean un reflejo deslumbrante en el sol del mediodía. Los investigadores del MIT ahora han tenido éxito en el desarrollo de una célula solar que es tan pequeña y liviana que puede colocarse sobre una burbuja de jabón sin explotarla. En este tamaño, no es difícil imaginar las células solares que se pueden coser en la ropa, integrarse en la superficie de una tableta o teléfono inteligente o en el cuerpo de un automóvil. Además de estas aplicaciones a pequeña escala, la innovación también podría resultar viable para grandes estructuras. En lugar de grandes paneles de techo, los futuros edificios del futuro podrían cubrirse con una moderna fachada de celdas solares que suministra electricidad a todo el complejo.

Si bien en la actualidad los módulos solares ultra delgados aún no son lo suficientemente escalables para el mercado masivo, esta vez seguramente llegará pronto. Entonces, revolucionará el uso de los sistemas solares.

Caminos Solares
Uno de los principales inconvenientes de los vehículos eléctricos es el alcance más corto en comparación con un motor de gasolina y la necesidad de cargarlo con más frecuencia. El proceso de carga también lleva mucho más tiempo que el repostaje normal de un motor de gasolina. Una forma de superar estos inconvenientes es suministrar a los automóviles una fuente de energía constante. Si bien algunas propuestas incluyen la instalación de puntos de carga inalámbricos en los semáforos, hay otras ideas en una escala mucho mayor. Las pruebas de tales líneas de energía solar se han llevado a cabo en lugares como China, Francia, los Países Bajos y los Estados Unidos. Esto demuestra que la innovación se está reuniendo con interés global y se utilizará en todo el mundo. Si bien los costos y la producción siguen siendo un obstáculo, ya hay algunos intentos de aplicación prometedores, como la instalación de la nueva tecnología en los estacionamientos.

Tejas 
Como se mencionó anteriormente, la mayoría de nosotros asociamos la energía solar con los módulos solares oscuros en los techos de propietarios de viviendas conscientes de la energía. Estos son efectivos, pero no son percibidos como agradables estéticamente por todos: para algunos, son tecnologías elegantes y futuras que se han hecho realidad, para otros no son una visión bonita para contemplar. Afortunadamente, el diseño se está adaptando cada vez más al diseño de los techos de las casas. Las “tejas” fotovoltaicas se ajustan a los techos existentes y, en algunos casos, el techo puede consistir completamente en paneles solares de vanguardia. Las ventajas siguen siendo las mismas que con los paneles convencionales.

 

Conclusión
Las células solares y la energía solar en general aún se encuentran en la fase de desarrollo, con un gran potencial de mejora. Pronto las tecnologías solares ultramodernas mencionadas formarán parte de la vida cotidiana. Dada la versatilidad asociada con la energía solar, como los automóviles solares o las células solares cosidas en la ropa, no hay duda de que esta es la más prometedora de todas las energías renovables.

Por Anna Kucirkova
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