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Ciencia

Cuatro tecnologías que prometen revolucionar la energía solar fotovoltaica

Esta primera fotocélula fue creada por Charles Fritts, quien recubrió una lámina de selenio semiconductivo con una delgadísima capa de oro, que al recibir la luz solar producía una pequeña cantidad de electricidad.

Aunque este invento abrió las puertas para muchas de las tecnologías limpias que hoy conocemos, la realidad es que era muy ineficiente.

El primer sistema fotovoltaico solo podía convertir en energía un 1% de la luz solar que recibían sus fotocélulas.

Desde entonces, la ciencia no ha descansado en su lenta pero constante búsqueda de formas más eficientes de aprovechar la energía más abundante del planeta, la luz del Sol.

En 1833 fue creada la primera fotocélula de estado sólido, que dio nacimiento a lo que conoceríamos luego como sistema fotovoltaico.

Esta primera fotocélula fue creada por Charles Fritts, quien recubrió una lámina de selenio semiconductivo con una delgadísima capa de oro, que al recibir la luz solar producía una pequeña cantidad de electricidad.

Aunque este invento abrió las puertas para muchas de las tecnologías limpias que hoy conocemos, la realidad es que era muy ineficiente.

El primer sistema fotovoltaico sólo podía convertir en energía un 1% de la luz solar que recibían sus fotocélulas.

Desde entonces, la ciencia no ha descansado en su lenta pero constante búsqueda de formas más eficientes de aprovechar la energía más abundante del planeta, la luz del Sol.

Sistema fotovoltaico del futuro busca aprovechar la abundancia de luz solar

El Sol es la fuente de energía más abundante con la que contamos y todos los combustibles fósiles, nucleares y eólicos no podrían igualar el potencial energético de la luz que recibe la Tierra en un solo día.

Desde finales del siglo XX se ha hecho evidente que nuestra dependencia de los combustibles fósiles está destruyendo la Naturaleza a pasos agigantados.

Por tal razón, la mayoría de los países desarrollados, exceptuando Estados Unidos, se han propuesto reducir esta dependencia en los próximos 20 años.

Esto nos obliga a desarrollar el sistema fotovoltaico actual y desarrollar fuentes alternativas más eficientes, baratas y limpias.

Un estudio de la Universidad de Tennessee, Estados Unidos, determinó el potencial de electricidad que tiene la luz solar que recibe en 1 día el estado de Texas en sus 695.662 km² de territorio.

¡El resultado es que equivale a 300 veces la energía producida por todas las centrales nucleares, térmicas e hidroeléctricas del planeta!.

Mejorar el sistema fotovoltaico, la mejor opción para la Humanidad

Actualmente urge acelerar el desarrollo del sistema fotovoltaico para hacerlo más eficiente y menos costoso de construir y operar.

Cada año crece la generación de energía de fuentes alternativas y hasta un 25 por ciento de la energía producida en los países desarrollados proviene de ellas.

De estas fuentes, la energía solar fotovoltaica es la que tiene mayor potencial de desarrollo en los próximos 20 años, según la Agencia Internacional de la Energía Renovable (IRENA)

Si se logran consolidar algunas tecnologías experimentales, las fuentes limpias producirán hasta el 40% de la energía consumida en todo el planeta para el año 2040.

El objetivo mayor, la reducción de emisiones de CO2

El Acuerdo de París de 2016 marcó el inició de un esfuerzo internacional para reducir las emisiones de dióxido de carbono en un 3,5% anual hasta el año 2050.

Para lograr esto, se debe reducir desde ya el uso de combustibles fósiles, pero esto no se puede hacer sin garantizar que la industria y hogares recibirán la energía que necesitan.

Actualmente el mejor sistema fotovoltaico en operación tiene una eficiencia del 15 al 20%.

Por su parte, todas las plantas de generación solar existentes en la actualidad cubren solo un 2,5% de la demanda mundial de energía.

Para el año 2050 la tecnología desarrollada en distintos países permitirá elevar la eficiencia del sistema fotovoltaico lo suficiente para que este genere un 25% de la energía requerida en el mundo, usando la luz del Sol.

Nuevos sistemas de células solares en tándem

Nuevos sistemas de células solares en tándem
Las células en tándem aprovechan todo el espectro de la luz solar

El sistema fotovoltaico en tándem es una propuesta que busca aumentar la eficiencia de los paneles solares que conocemos.

En este caso, las células solares se colocan en una configuración de “cascada”, en capas superpuestas.

Cada tándem capta y transforma en electricidad una banda específica de la luz solar que recibe.

La luz que pase a través de un tándem será captada luego por el siguiente grupo de células solares, que aprovecharán otra parte del espectro de luz para hacer energía, y así sucesivamente.

El objetivo es aprovechar al máximo toda la energía contenida en los rayos del Sol que inciden sobre los paneles solares.

De hecho, bajo este tipo de configuración se han logrado crear las células solares de mayor eficiencia lograda hasta la fecha, un 46% de la energía que reciben del Sol.

Los novedosos parques solares flotantes

Es común ver en algunos países europeos, así como en Estados Unidos y Australia grandes lotes de terreno plano cubiertos de miles de placas solares apuntando al Sol.

Sin embargo, entre 2014 y 2018 se desarrollaron numerosos parques solares flotantes, en bahías y zonas costeras de todo el mundo.

Para finales de 2018 el conjunto de los parques solares flotantes sumaba una capacidad de generación de 1,1 Gigawatts.

Esto es sorprendente si solo cuatro años antes este tipo de sistema fotovoltaico no generaba ni siquiera 10 Megawatts.

Para muchos países con limitaciones de tierras, este tipo de instalaciones son la respuesta perfecta.

El mar ofrece un amplio espacio para instalar estas centrales, mientras que la tierra firme se puede destinar a la agricultura o aactividades industriales, que se alimentarían de la energía obtenida del Sol.

Árboles solares, la reorganización “natural” del sistema fotovoltaico

Árboles solares, la reorganización "natural" del sistema fotovoltaico
Los actuales pedestales pasarán a convertirse en árboles solares

Los árboles solares son otra forma novedosa para aumentar la producción de energía y reducir el espacio requerido por un sistema fotovoltaico tradicional.

Un árbol solar imita a un árbol natural, pero en lugar de hojas posee paneles solares montados sobre brazos metálicos o “ramas” que salen de una columna central de varios metros de altura.

Esto permite colocar una buena cantidad de paneles en un espacio reducido de terreno, aprovechando al máximo la luz que incide sobre dicho espacio.

De hecho, un árbol solar de 6 metros de altura que ocupe un terreno de 9 metros cuadrados puede captar tanta energía solar como un sistema de paneles a ras del suelo que ocupe 400 metros cuadrados.

Un uso práctico de los árboles solares es la alimentación de sistemas urbanos de WiFi, cargas dispositivos móviles y dar sombra en las zonas turísticas de las ciudades.

Agricultura fotovoltaica, la mezcla de agricultura y energía solar

La tecnología de los árboles solares dará lugar a su vez a otra revolucionaria forma de sistema fotovoltaico, la Agricultura Fotovoltaica o Agrofotovoltaica.

Se trata del uso combinado de tierras para la instalación de árboles solares y el cultivo de alimentos.

Los árboles solares producirán la energía necesaria para los diferentes procesos de siembra y manejo de las tierras, además de abastecer la red eléctrica local.

Al mismo tiempo, su sombra permitirá refrescar los suelos, lo que ayudará a disminuir el volumen de agua necesario para las plantas.

La combinación de árboles solares y sembradíos en los llamados “parques agrosolares” es una buena opción económica para empresas y agricultores por igual.

Creciente rentabilidad garantiza el futuro del sistema fotovoltaico

Uno de los factores que permiten augurar un gran éxito al sistema fotovoltaico del futuro es que los costos de esta tecnología se reducen cada año a pasos agigantados.

Como referencia, entre el año 2010 y 2018 el costo promedio de producir electricidad transformando la luz solar bajó un 77%.

Esto permite suponer que para el año 2050 el costo de producir 1 kilovatio de electricidad a partir de la luz solar será de solo un 1% de lo que cuesta hoy en día.

La mejora en la tecnología de baterías permite almacenar y usar energía solar en la noche, algo que era imposible de creer hace pocos años.

Sin duda que esto, sumado a los crecientes vaivenes y riesgos de la industria petrolera, permiten asegurar que veremos una revolución en las fuentes de energía que usa la humanidad.

Pero lo más importante es que cada vez hay más posibilidades de lograr el ansiado acceso a la energía barata y limpia para todos los habitantes del planeta.

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