Como funcionan paneles solares fotovoltaicos
Ciencia y tecnología

Perspectivas para la energía solar fotovoltaica en el mundo

Casi todos sabemos que la energía solar fotovoltaica se obtiene al convertir la luz solar en electricidad, para los cual se utiliza una tecnología basada en el efecto fotoeléctrico. En el siguiente artículo podrá leer sobre Perspectivas para la energía solar fotovoltaica en el mundo.
Conocemos que la energía solar es un tipo de energía renovable, inagotable y no contaminante que puede producirse en instalaciones que van desde pequeños generadores para autoconsumo hasta grandes plantas fotovoltaicas. 
Lo que tal vez muchos no sepan es que la energía solar fotovoltaica se consigue a partir del conocido como efecto fotovoltaico, por el cual ciertos materiales absorben fotones y liberar electrones, generando así una corriente eléctrica.



Para este fin se utiliza un dispositivo semiconductor denominado célula fotovoltaica, que puede estar hecho de silicio monocristalino, policristalino o amorfo, u otros materiales semiconductores de película delgada bajo.

En este blog te informaremos como funcionan, que tipo de planta fotovoltaica necesitas para tu domicilio, empresa o industria, así como todas las novedades, eventos o noticias que surjan en este muy interesante pero algo complicado mundo de la energía solar fotovoltaica.


Una década atrás durante los años de la burbuja inmobiliaria, las energías renovables recibieron un impulso sin comparación en España.  Pero, cuando estalló la crisis y las cuentas empezaron a venirse abajo, el Gobierno de Zapatero las frenó y el de Rajoy las cortó en seco.
El problema de las “primas de las renovables” fue un polémico debate durante años.

Las empresas que se vieron afectadas por los recortes llevaron a España a los tribunales y la tendencia que marcan las últimas sentencias no pinta bien. 
El resultado de los últimos arbitrajes  han supuesto cerca de 1.000 millones de euros, y se estima que podrían costar a las arcas públicas alrededor de 8 mil millones.

Como ocurrió este problema?

Hemos de remontarnos a 1994, cuando el Gobierno de España firmó el Tratado sobre la Carta de la Energía que tenía como objetivo asegurar el suministro energético a unos países occidentales muy dependientes del exterior. En ese tratado, hay mecanismos para garantizar la protección de los inversores y esos mecanismos son los que ahora están fallando contra España.
¿De qué se quejan los inversores?

Fundamentalmente de la medida del Ministerio de Industria del P.P., el señor José Manuel Soria que finalizó el sistema de subvenciones en función de la producción energética y lo sustituyó por una garantía de rentabilidad razonable. 
Como el gobierno se había comprometido a mantener el sistema anterior durante 25 años, las empresas recurrieron a los tribunales de arbitraje alegando pérdidas considerables. España es el país con más litigios de este tipo de todo el mundo.


¿Qué puede hacer el Gobierno?


Por el momento, la Abogacía del Estado ha conseguido rebajar a 740 millones unas reclamaciones que sumaban 2.013 millones de euros. 
Además, España intenta pedir la anulación de las condenas agarrándose a un argumento legal curioso: que todos estos arbitrajes deberían estar juzgándose en el Tribunal de la Unión Europea.

Pese a las derrotas judiciales, la tendencia señala que el cambio de modelo le saldrá rentable al país. Sin embargo, todo esto no deja de volver a poner en evidencia que no tenemos un plan. La política energética española lleva años instalada en la improvisación y la incapacidad para desarrollar políticas efectivas.

Novedades sobre la energía solar fotovoltaica

La mayor planta solar del mundo se acaba de inaugurar en Emiratos Árabes
Si, Emiratos Árabes, el país del petróleo, ha inaugurado una planta fotovoltáica que hasta el momento resulta ser (de forma individual ) la más grande jamás construida en la Tierra. En realidad después se comprobó que era la segunda en tamaño.
La planta está construida sobre un terreno de 8 millones de kilómetros cuadrados. Dispone de más de tres millones de paneles solares con una capacidad de producción de casi 1,2 GW.

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Las condiciones climáticas de los desiertos de Emiratos Árabes hacen que sea un lugar ideal para aprovechar la energía solar. Siendo el petróleo una fuente de energía finita, en Emiratos Árabes han comenzado a buscar alternativas más a largo plazo.

La planta abastecera electricidad a 90.000 personas

La empresa Emirates Water and Electricity Company informó que la planta fotovoltaica ha comenzado a operar desde el 1 de julio.
Además del Gobierno de Abu Dhabi han trabajado en su construcción un consorcio de la empresa japonesa Marubeni Corp. y también la china Jinko Solar Holding. Su coste: 870 millones de dólares. Producirán energía a un precio récord: 2,4 céntimos por kWh.

La planta fotovoltáica Noor Abu Dhabi está compuesto por 3.2 millones de paneles solares. Se  espera que reduzcan las emisiones de carbono en un millón de toneladas métricas, lo que equivale a 200.000 coches fuera de circulación.

En Emirates Water and Electricity Company tienen planes para construir otra planta con energía solar fotovoltaica con una capacidad de producción máxima de 2 GW. También han acordado construir con Arabia Saudí en La Meca una nueva planta con capacidad de 2.6 GW.

En toda actividad o creación humana existe una frontera que no se puede traspasar, un límite absoluto o un punto que, teóricamente, resulta imposible de superar. En materia de células de silicio ese tope era de un 29,1% de conversión. 
Pero resulta que dicho límite se acaba de traspasar.El límite teórico se basaba en que un fotón solo puede liberar un electrón. No obstante y tras 10 años de tarea unos investigadores del MIT y de la Universidad de Princeton acaban de poner sobre la mesa una forma de trabajo para lograr que los fotones expulsen dos electrones al golpear el silicio. De esta forma mejoraría la eficiencia teórica de las células de una forma que no era hasta ahora no posible.La idea estaba en conocimiento de los científicos desde la década del 70 del siglo pasado, pero llevarla a la práctica a nivel técnico ha resultado ser un verdadero infierno.

Resulta que la clave para dividir la energía de un fotón en dos electrones reside en una clase de materiales que poseen «estados excitados, que, valga la redundancia se conocen  con el nombre de «excitones». La energía de la luz se divide en dos paquetes separados que se mueven independientemente.

Como se excita el silicio?

El silicio no se excita y por eso los científicos han fracasado una y otra vez al momento de transferir los dos electrones de una capa de recolección con propiedades “excitónicas” a la celda de silicio. Finalmente esto se ha logrado. El límite teórico se basaba en que un fotón solo puede liberar un electrón.
La clave es que estas transferencias de energía necesitan un mediador. Todo lo que se necesitaba era una pequeña y diminuta tira de material oxinitruro de hafnio entre los dos sistemas: la célula solar de silicio y la capa de tetraceno.Cierto es que las células de silicio actuales aún no han llegado al máximo de su potencial, aún es pronto para empezar a preocuparnos por ello. Pero nos da una alegría tremenda saber como los problemas se solucionan antes incluso de que nos acerquemos a ellos.


La resina epoxi acerca la tecnología solar de perovskita al mercado

Científicos del Instituto de Graduados de Ciencias y Tecnología de Okinawa (OIST) informaron que al agregar una capa protectora de resina epoxi contribuyó a prevenir la fuga de contaminantes de las células solares de perovskita (PSC)
Agregar un polímero de “autorreparación” a la parte superior de un PSC puede reducir radicalmente la cantidad de plomo que se descarga desde el medio ambiente. Esto dará un gran impulso a las perspectivas de comercialización de esta tecnología.

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Dado que los niveles de dióxido de carbono en la atmósfera han alcanzado los niveles más altos registrados en la historia, y los fenómenos meteorológicos extremos continúan aumentando en número, el mundo se está alejando de los sistemas de energía heredados que dependen de los combustibles fósiles hacia fuentes renovables como la solar.
La tecnología solar de Perovskite es prometedora, pero, un desafío clave para la comercialización de este producto es que puede liberar contaminantes como el plomo al medio ambiente, especialmente en condiciones climáticas extremas.

Si bien las PSC son eficientes para convertir la luz solar en electricidad a un costo asequible, el hecho de que contengan plomo plantea una preocupación ambiental considerable.
Encontrar formas de utilizar el plomo en los PSC y evitar que se filtre al medio ambiente, por lo tanto, es una paso crucial para la comercialización.

Pruebas de destrucción

El equipo investigador apoyado por el Programa de Prueba de Concepto del Centro de Innovación y Desarrollo Tecnológico OIST, exploró primero los métodos de encapsulación para agregar capas protectoras a las PSC, para así comprender qué materiales podrían prevenir mejor la fuga de plomo. Expusieron células encapsuladas con diferentes materiales a muchas condiciones diseñadas para simular el tipo de clima al que las células estarían expuestas en la realidad.

Querían probar las células solares en el peor de los casos, para comprender la máxima fuga de plomo que podría ocurrir. Primero, rompieron las células solares con una bola grande, imitando el granizo extremo que podría romper su estructura y permitir que el plomo se filtre. Luego, rociaron las células con agua ácida, para simular el agua de lluvia que transportaría el plomo filtrado al medio ambiente.

Usando la espectroscopia de masas, el equipo analizó la lluvia ácida para determinar la cantidad de plomo que se filtró de las células. Encontraron que una capa de resina epoxi proporcionaba una mínima fuga de plomo y órdenes de magnitud más bajas que los otros materiales.

Habilitación de la viabilidad comercial 

La resina epoxi también se desempeñó mejor en una serie de condiciones climáticas en las que la luz solar, el agua de lluvia y la temperatura se modificaron para simular los entornos en los que deben operar las PSC. En todos los escenarios, incluida la lluvia extrema, la resina epoxi superó a los materiales de encapsulación rivales.

La resina epoxi funcionó muy bien debido a sus propiedades de “auto-curación”. Después de que su estructura fuera dañada por el granizo, el polímero remueve parcialmente su forma original cuando es calentado por la luz solar. Esto limita la cantidad de plomo que se filtra desde el interior de la celda. Esta propiedad de auto-curación puede hacer que la resina epoxi sea la capa de encapsulación elegida para futuros productos fotovoltaicos.

La resina epoxi es ciertamente un productos muy importante a tener en cuenta pero sin embargo, existen otros polímeros de auto-curación que pueden ser incluso mejores.  Hará que seguir investigando.


Células solares de perovskita probadas en laboratorio

Hace solo diez años, se descubrió que las perovskitas de haluro metálico eran materiales fotovoltaicos.
Hoy en día y luego de años de investigación se puede afirmar que las células solares de perovskita son casi tan eficientes como las mejores células solares de silicio convencionales, y hay muchas esperanzas de que se conviertan en una alternativa altamente eficiente y de bajo costo, ya que pueden fabricarse mediante métodos sencillos y rápidos como la impresión.

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El principal obstáculo para la comercialización es la estabilidad de los dispositivos de perovskita. La estabilidad operativa se suele evaluar mediante iluminación continua en el laboratorio o, mediante pruebas en exteriores.

El primer enfoque tiene la desventaja de no tener en cuenta las variaciones de la operación en el mundo real en la irradiación y la temperatura debido a los cambios diurnos, nocturnos y estacionales. Estos son especialmente importantes para las células solares de perovskita debido a sus tiempos de respuesta lentos.

Por otro lado, las pruebas en exteriores requieren que los dispositivos estén encapsulados para protegerlos contra la exposición a condiciones climáticas adversas. Pero la encapsulación aborda principalmente mecanismos de falla parasitaria, que no están necesariamente relacionados con el propio material perovskita.

Wolfgang Tress, científico del laboratorio de Anders Hagfeldt en la EPFL, en sus trabajos realizados con colegas del laboratorio de Michael Gratzel, introdujo las condiciones del mundo real en el entorno controlado del laboratorio.

Utilizando datos de una estación meteorológica cerca de Lausana (Suiza), reprodujeron los perfiles de irradiación y temperatura del mundo real en días específicos durante el año. Con este enfoque, los científicos pudieron cuantificar el rendimiento energético de los dispositivos en condiciones realistas.  El estudio encontró que las variaciones de temperatura e irradiancia no afectan el rendimiento de las células solares de perovskita de manera importante, y aunque la eficiencia de las células disminuye ligeramente durante el transcurso del día, se recupera durante la noche.

Este estudio proporciona un paso más hacia la evaluación del rendimiento y la confiabilidad de las células solares de perovskita en condiciones de operación real

Kits Solares en árboles

El verano es un buen momento para asegurarse de que sus paneles solares estén produciendo tanta energía como sea posible.
También es un buen momento para descubrir cómo la energía solar puede hacer más por nosotros, como usar el aire acondicionado eléctrico y la refrigeración en los hogares.
Los árboles se pueden usar para ayudar a proporcionar enfriamiento pasivo o puedes tomar sombra bajo un árbol solar ya que produce energía!

Los nuevos paneles solares se están volviendo más eficientes para convertir la energía del sol en electricidad, sin embargo, eso no significa que deba agotarse y comprar nuevos paneles cada año. Los paneles solares existentes alcanzarán su máximo potencial durante años, si no décadas, siempre que reciban la atención adecuada. 

En los últimos años, las empresas han trabajado para hacer que las instalaciones de paneles solares montados en el suelo sean más estéticas. Una de las formas más innovadoras en que se ha logrado es a través de la creación de árboles solares.
Estas estructuras tienen troncos y ramas, y algunas incluso rastrean el sol a lo largo del día y las estaciones.

La energía solar también puede usarse para enfriar casas y edificios. Desde elementos de diseño pasivo como árboles y toldos hasta sistemas activos con acondicionadores de aire, la energía solar proporciona la energía para la refrigeración durante todo el verano. También hay sistemas híbridos más innovadores en los que los acondicionadores de aire y los paneles solares trabajan juntos para proporcionar la energía necesaria dentro de una casa o edificio.

No hay nada como tener una cerveza helada en un día caluroso y las cervecerías de los EEUU están aprovechando el poder del sol instalado en los árboles paneles solares fotovoltaicos para disponer de energía barata y renovable.

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