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Empleando tecnología aeroespacial consiguen crear células solares que captan hasta un 44,7 mas de energía

Utilizando tecnología destinada a cubrir las necesidades de energía de proyectos desarrollados en el espacio. Un equipo franco-alemán  formado por técnicos de Instituto alemán Fraunhofer para Sistemas de Energía Solar, Soitec, CEA-Leti y el Centro Helmholtz de Berlín han conseguido en un plazo de cuatro meses aumentar la cantidad de energía capturada en un 1%.

Este resultado presentado en estos términos escaso, un resultado nimio. Pero si decimos que en los resultados de las primeras pruebas se obtuvieron registros de hasta un una célula solar con el 43,6% de eficiencia, la cifras modifican sustancialmente el contexto del anuncio. 

Para lograr estas altas tasas aumentando hasta el 44,7% de eficiencia el consorcio dirigidos por el físico Frank Dimroth, utilizaron una tecnología patentada por ellos que recibe el nombre de células solares multiunión III-V. Originalmente desarrolladas para su uso en el espacio. Y que basan su potencial en su capacidad por captar la máxima cantidad de radiación que proyecta las longitudes del espectro de onda producida por los rayos ultravioleta hasta el infrarrojo, convirtiéndola en electricidad.

Estas células con las que se pretenden sustituir en un futuro a las que se emplean en la actualidad en la tecnología por concentración solar fotovoltaica (CPV). Emplean para su fabricación diferentes materiales semiconductores III-V como el silicio. Apiladas una encima de otra crean una tupida red formada por niveles de sub-celdas individuales que aumenta la captación absorbiendo diferentes longitudes de onda del espectro solar.

El próximo reto del equipo de investigadores es conseguir aumentar la tasa de eficiencia de hasta un 50%, con este objetivo esta trabajando en la mejora de materiales  y su optimización estructural. En el que la multi-unión de obleas juega un papel central. Con esta tecnología, es posible conectar dos cristales semiconductores, elaborando la combinación óptima de semiconductores como para crear una arquitectura de producción solar mas eficiente.

Estos resultados evidencian el potencial de la tecnología CPV, de cara a la nueva generación de captadores solares compuestas por células multi-unión que precisando de menos espacio para ser operativos producen mas energia. Siendo fruto tres años de colaboración entre instituciones científicas y la contribución económica de la iniciativa privada.  


IBM Solar Collector aprovecha la energía de 2000 soles aplicando altas densidades


Desarrollada por el departamento de soluciones energéticas sostenibles de la multinacional IBM, el nuevo modelo energético basado en un sistema de energía fotovoltaica de alta concentración HCPVT

Es un innovador prototipo solar que utiliza una tecnología de refrigeración liquida denominado TIC, el mismo que se utiliza  para acelerar el enfriamiento de ordenadores de elevado procesamiento de datos. 

El concentrador solar utiliza componentes de bajo coste y produce electricidad a partir de procesos térmicos. Normalmente, los discos parabólicos concentran los fotones producto de la radiaccion solar para generar calor. Con este dispositivo, IBM y sus socios utilizaron un plato  de concentración solar que proyecta sobre una matriz fina de células solares de triple unión de alta eficiencia.

Produciendo energía a partir de luz solar equivalente a la concentración a la energía contenida en 2.000 soles. Lo más interesante de este sistema por lo tanto es su alta eficiencia en términos de captura de radiación y producción de energía a bajo coste.

El secreto de esta elevada eficacia está en la enorme densidad de células receptoras de cuantos solares por centímetro cuadrado que albergan cada celda. Lo que permite metabolizar muchísima más radiación solar transformándola en energia.


Y en la diferencia que presenta la superficie, si en un panel convencional por convención es plano, en un sistema de concentración utiliza una lente concava concentrar la misma radiación solar sobre una célula fotovoltaica más pequeña. 


Este concentrador de gran escala podría proporcionar 25 kilovatios de potencia por cada celda. Los ingenieros de IBM construyeron un sistema de refrigeración con tubos de sólo unas pocas micras  que facilitan la circulación  del agua disipando el calor. 


Con este método se logra recuperar mas del 50 por ciento del calor residual, añadiéndose al stock de producción. Dirigidos por el ingeniero Bruno Micheleste modelo en lugar de cristal de espejo en el plato concentrador utiliza láminas de hormigon presurizado. 

Debido a esta combinación de mejoras tecnológicas el costo es de 10 centavos de dólar por kilovatio hora. Presupuesto que en regiones desérticas que tienen mas horas de sol tales como en el Sahara en el norte de África se reduciría aun mas.  

El plato está controlado por un sistema de seguimiento que se mueve según la orientación del sol. Los rayos del sol se reflejan en el espejo y los receptores que contienen las celdas fotovoltaicas de triple unión, cada una con capacidad para  convertir de 200 a 250 vatios proporcionando 25 kilovatios de electricidad. 

La técnica de enfriamiento directo esta inspirado por el sistema de  circulación sanguínea ramificada del cuerpo humano y ya ha sido utilizado para enfriar ordenadores de alto rendimiento como el Aquasar

El sistema también será capaz de producir agua dulce mediante un sistema de destilación que vaporiza y desaliniza hasta cuarenta litros cada hora mientras genera electricidad. A la vez proporcionara aire acondicionado por un refrigerador de absorción de accionamiento térmico que convierte el calor a través de gel de sílicio.

La investigación ha sido financiada con un presupuesto de 2,4 millones de dólares canalizados a través de un consorcio formado por Comisión Suiza para la Tecnología y la Innovación, la propia IBM Research, y la compañía suiza Airlight Energy


JUMP INTO THE FUTURE:

El día 10 de octubre de 2018 se anunció la puesta en marcha del proyecto POWERTREE, alta Concentración Fotovoltaica para Entornos Urbanos en Madrid. En la mesa de trabajo previa se revisaron detalles del programa y de la colaboración entre los miembros que componen el consorcio para el buen desarrollo del mismo. 

El consorcio estaba coordinado por la empresa BSQ Solar, fabricante de sistemas de alta concentración fotovoltaica basado en la ciudad toledana de Yeles en España, y además de la participacion del Instituto de Sistemas Fotovoltaicos de Concentración (ISFOC).

Cuyo objetivo principal es desarrollar, evaluar y validar un sistema de alta concentración fotovoltaica diseñado, en cuanto a especificaciones y funcionalidades, para ser integrado en entornos urbanos. La alta concentración fotovoltaica es la tecnología solar de generación eléctrica que proporciona la mayor densidad de energía por unidad de superficie de suelo ocupado. Y por ello es especialmente prometedora para ser empleada en los entornos urbanos.

El equipo está conformado por Lorenzo Olivieri, especialista en energía solar fotovoltaica, César Bedoya, specialista en sostenibilidad y Arquitectura bioclimática, David Mencías, especialista en estructuras, Francesca Olivieri, especialista en eficiencia energética, Valentina Oquendo, especialista en arquitectura sostenible, Adán Sánchez, especialista en desarrollos tecnológicos, y Javier Tejera, especialista en arquitectura textil.