De las muchas alternativas energéticas sostenibles, la solar es de las principales en cuanto a potencial como fuente limpia para el futuro. Las grandes consecuencias del cambio climático exigen cada día más y mejores opciones para dejar de lado las energías fósiles convencionales.
Aunque la adopción de energía fotovoltaica se lleva a cabo de manera convencional en tejados y granjas solares, todavía quedan muchas oportunidades que explorar. Y estas se han venido estudiando y expandiendo a gran velocidad durante la última década.
Foto: Universidad Autónoma de Sinaloa
En la búsqueda de estas iniciativas, se ha logrado un significativo avance para la tecnología actual de las células solares: las placas solares transparente. Esta creación nos deja un paso más cerca de ese futuro libre de emisiones prometido a las próximas generaciones que esperan poder disfrutar de energía libre de contaminación para sus pulmones y el planeta.
¿Qué son las placas solares transparentes?
Las placas solares transparentes o vidrios fotovoltaicos son laminares de cristal recubiertos con una película fotosensible hecha de una mezcla de materiales orgánicos (carbono, hidrógeno, nitrógeno y oxígeno), capaces de convertir la energía solar en electricidad.
Estos dispositivos de alta potencia son una invención en progreso que no pretende reemplazar el logro de los paneles solares. Por el contrario, su intención es complementar la labor de estos últimos en la generación de energía. El trabajo en conjunto de ambos instrumentos logrará una mayor eficiencia energética para este género sustentable.
La idea que parecía lejana se acerca cada vez más a la realidad. Investigadores de la Universidad de Michigan han creado paneles solares 100% transparentes. Estos tienen la capacidad de absorber la luz ultravioleta y luces infrarrojas, para acumularla en las células solares fotovoltaicas y luego transformarlas en electricidad. Todo esto mientras reduce el reflejo y el calor en el interior sin afectar la estética.
Diferencias con las células solares convencionales
Los paneles que todos conocemos, los convencionales, están fabricados de silicio o arseniuro de galio, y son capaces de transformar la radiación solar en electricidad con una eficiencia entre el 15 y el 22%.
Los paneles transparentes tienen una cobertura que puede ser de "tipo húmedo" (basadas en solución) o "tipo seco" (compuestas por semiconductores de óxido metálico), siendo esta última más fiable, ecológica y rentable.
Con los de diseño orgánico se ha logrado una eficiencia de 8,1% y un 43,3% de transparencia, y un aspecto similar al del vidrio de las gafas de sol o las ventanas de los coches por su tonalidad verde grisácea.
Mientras que modelos fabricados con electrodo de óxido de indio y estaño mejoraron su eficiencia y transparencia tras usar un electrodo de plata, alcanzando un 10,8% y un 45,8 respectivamente. Sin embargo, la tonalidad verdosa puede no ser agradable para ciertas aplicaciones.
Investigadores del Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL), de la Universidad de Michigan, de la MIT y de la Universidad Nacional de Incheon de la República de Corea, trabajan en sus diferentes versiones de paneles transparentes con un mismo fin: aumentar su eficiencia y durabilidad.
El objetivo es alcanzar una eficiencia de utilización de la luz del 7% (actualmente va de 2 a 5%) y extender la vida útil de la célula a aproximadamente 10 años.
Ventajas de este novedoso material
- No hay que descartar que la baja eficiencia de utilización de luz, ya que se ve compensada con la amplia utilización de estos vidrios. Si, por ejemplo, se cubren todas las ventanas de un enorme rascacielos, con 5% de eficiencia se puede satisfacer un más de una cuarta parte de todas las necesidades de electricidad del inmueble sin problema.
- Se instalan sobre superficies existentes (edificios casas, invernaderos, coches) sin la necesidad de ocupar grandes espacios para su instalación y funcionamiento, como lo hacen las granjas solares tradicionales.
- Lo anterior también favorece a la reducción de la contaminación visual. Es una alternativa sostenible imperceptible ante el ojo humano, que no afecta a su entorno ni al ambiente.
- Científicos de MIT declaran que la fabricación de los nuevos fotovoltaicos transparentes son respetuosos con el medio ambiente y no consumen mucha energía. De hecho, los recubrimientos se pueden colocar sobre prácticamente cualquier tipo de superficie (no necesariamente sobre vidrio). Incluso podrían producirse ahorros más significativos durante la instalación, aprovechando de la infraestructura existente.
Aplicaciones de paneles solares transparentes
En cuanto a las aplicaciones potenciales, las posibilidades son muy extensas. Podrían estar en todo lo que te rodea, incluidas todas tus ventanas, y no lo sabrías. Algún día, podrían instalarse en objetos cotidianos en el entorno urbano sin afectarlo en lo absoluto (edificios de vidrio, automóviles eléctricos, teléfonos inteligentes y sensores), transformando superficies en todas partes en sistemas de recolección de energía de bajo costo.
Rascacielos y ventanas generarán energía
La aplicación con mayor potencial para los paneles solares transparentes esta sin duda en los edificios comerciales, particularmente los de gran altura. Estos están cubiertos con ventanas, estructuras que comúnmente aportan la menor eficiencia energética a dichas construcciones. Además, se enfrentan a otro gran desafío: los edificios no tienen suficiente espacio en el techo para instalaciones fotovoltaicas.
Las ventanas de un rascacielos, por ejemplo, proporcionan una vasta área vertical directamente expuesta a la brillante luz del sol de la mañana y de la tarde. Poner paneles solares transparentes en cada ventana que permitiría aprovechar las horas de luz, ayudando a que los edificios se conviertan en generadores de energía. Así, incrementan su contribución a la red energética sin cambiar su apariencia.
De hecho, Richard Lunt, profesor asociado de Ingeniería Química y Ciencia de Materiales de la Universidad de Michigan State, considera que:
Hasta el 40% de la demanda anual de energía de un país como Estados Unidos podría estar cubierta por las ventanas eficientes, es decir, por placas solares transparentes ubicadas en los vidrios de las viviendas.
Ciudades como Nueva York, Pekín, Abu Dabi, Doha y Singapur se disputan el liderazgo de los rascacielos más altos, con diseño arquitectónico innovador y cada vez más sostenibles. Así que esta alternativa podría ayudarlas a hacer que sus majestuosas edificaciones sean además generadores de energías renovables.
Paneles transparentes para vehículos
El sector automovilístico, específicamente los vehículos eléctricos sería la segunda gran opción de aplicación de las células fotovoltaicas transparentes. La instalación de las mismas en las ventanillas de cada coche implicaría un aumento en su autonomía, permitiéndoles aprovechar o almacenar en sus baterías la energía generada (que es hasta ahora uno de los mayores retos a superar para conseguir una implantación masiva). Si bien los paneles transparentes no serían su fuente de energía principal, se estima que sí podrían ser una opción complementaria muy interesante, pues además de conseguir esa mayor autonomía reduciría los costos en electricidad y las emisiones de generarla.
Incorporar células solares en invernaderos
Un estudio reciente ha demostrado que es viable la adición de células solares orgánicas semitransparentes (ST-OSC) a una estructura de invernadero. Estos permiten llevar a cabo el cultivo de plantas y la generación de electricidad de manera simultánea, reduciendo la demanda de energía del invernadero sin incidir el crecimiento o la salud de las plantas.
Las plantas no usan todas las longitudes de onda de la luz para la fotosíntesis. Por eso, surge la idea de crear células solares orgánicas semitransparentes que absorban las longitudes de onda de luz que las plantas no necesitan, e incorporarlas en los invernaderos.
Esta alternativa de cultivo fue evaluada haciendo crecer la lechuga de hoja roja en cámaras de invernadero durante 30 días bajo las mismas condiciones, variando la luz. Los investigadores evaluaron las respuestas de las plantas a los diferentes tipos de luz y no pudieron observar ninguna diferencia significativa entre el grupo de control y los grupos experimentales ni tampoco aplicando los diferentes filtros.
Conviene remarcar que no hay oposición a esta alternativa, y que realmente, el único reto a solucionar es el factor económico que implica su implementación. Sin embargo, dicha inversión como ocurre con otras renovables se amortice en el tiempo con la generación de energía limpia y el ahorro consiguiente, y es seguro que su eficiencia y costo continuará mejorando
El trabajo para optimizar los paneles solares transparentes continúa. Desde distintos laboratorios de todo el mundo se está transformando la energía a través de la investigación y el desarrollo de esta brillante invención. Y aunque ya contamos con prototipos en laboratorio que demuestran su viabilidad, todavía no está listo para su fabricación masiva y venta lo cual se espera que empecemos a ver dentro de unos dos años.
Si bien esta tecnología no salvará el planeta ni proporcionará toda la energía libre de emisiones que necesita, es una parte innovadora y creativa más de la solución global. Sus mayores atractivos son que se puede agregar a estructuras vehículos y maquinaria ya existente y que por tanto no requerirá dedicar áreas adicionales a la recolección de energía solar. Son las muchas superficies transparentes que nos rodean.
