Energía solar: lo que hay, y lo que viene

Que
la realidad no nos engañe: A pesar de que instalar celdas solares en un
hogar sigue siendo una rareza en la mayor parte del globo, los avances
en energía solar han sido más que significativos.

A medida que
se crean nuevas tecnologías, se pulen las existentes y se reducen los
costos de instalación y mantenimiento, el potencial de la energía solar
continúa incrementándose.

En esta ocasión mencionaremos a
algunos de los desarrollos más importantes para este campo, actuales y
futuros, con el objetivo de aprovechar la que probablemente sea la
fuente de energía más abundante y limpia del planeta.



Aprovechar al máximo la luz del día. Dejar de quemar gas, carbón y petróleo. Apagar los reactores en donde sea posible.

La
demanda de energía va en aumento, y con ella, aumentan las inversiones
en su desarrollo. La energía solar sigue siendo uno de los mayores
desafíos, y aunque no está lista para reemplazar por completo a las
formas de energía convencionales, continúa avanzando. Imitar a la
naturaleza, recolectar energía limpia y gratuita, y utlizarla con
diferentes fines, ha dejado de ser simplemente una cuestión de
conciencia ecológica.

Necesitamos cada vez más, y ante la
perspectiva de fuentes energéticas finitas y contaminantes, es necesario
que alternativas como la energía solar dejen de ser una simple
consideración, para convertirse en una opción de despliegue completo.


La cantidad de aplicaciones para la energía solar es enorme, aunque lo mismo sucede con los desafíos que debe superar

Lamentablemente,
la energía solar continúa enfrentando problemas, comenzando por su
costo económico, y los ejemplos están en todas partes. A pesar de la
fuerte apuesta sobre tecnologías limpias que ha hecho la administración
Obama, ha sido la industria convencional y las fuentes de energía
consideradas “sucias” las que más empleos han generado en los Estados
Unidos durante los últimos meses, sin mencionar el reciente “escándalo
Solyndra”, algo así como el nuevo "Enron solar".

El caso de
España es aún más dramático, ya que pasó de ejemplo mundial en el
despliegue de tecnología solar a ser uno de sus más implacables
asesinos, cortesía de la crisis económica y los brutales recortes a los
subsidios gubernamentales. Esto se ha repetido a través de todo el
territorio europeo, aunque ahora España se ha convertido en el ejemplo
de como “no” se debe financiar a la energía solar.

Hasta marzo
pasado, Europa representaba el 80 por ciento de la demanda mundial de
equipamiento solar, y con la posible excepción de Italia, el desarrollo
solar europeo parece estar en un período de estancamiento. Los euros son
escasos, la gente está muy susceptible a cualquier aumento de tarifas, y
son las inversiones a largo plazo las que primero reciben el golpe.

Pero
eso no quiere decir que haya que bajar los brazos, ni mucho menos. El
desarrollo de la energía solar debe continuar a pesar de las
limitaciones existentes. Hace cien años más de uno fue tildado de loco
al comprar un amplio terreno sólo para hacer agujeros en el suelo con la
esperanza de encontrar ese famoso “oro negro”, y miren en dónde está la
industria petrolera hoy.

¿Podrá en algún momento la energía
solar alcanzar el nivel del petróleo? La respuesta a eso aún se
desconoce. Si medimos a la energía solar por su estado actual sería muy
tentador decir que no, pero hay un importante grado de incertidumbre que
no se puede descartar arbitrariamente. Tal vez en la cabeza de un
pequeño que en este momento se encuentre frente a una consola descanse
la clave para un sistema de recolección de alta eficiencia y bajo costo,
que es exactamente lo que la ciencia está buscando hoy. Si quieres
conocer algunos ejemplos, sólo tienes que seguir leyendo.






Globos solares



Celdas flotantes que funcionan como lentes (Cool Earth Solar)

Para
muchos desarrolladores, el problema principal de la recolección de
energía solar es la celda misma, y con eso en mente se están buscando
métodos para eliminar sus principales restricciones. Uno de estos
métodos convierte a los paneles en globos, inflados ya sea con helio o
con aire convencional de acuerdo al concepto.

La gente de Cool
Earth Solar ha transformado a sus globos (oficialmente llamados
“concentradores”) en lentes de aumento flotantes, con la capacidad de
concentrar trescientas veces más luz utlizando una fracción mínima de
material. La idea es que estos globos alimenten plantas que luego
venderán la electricidad, pero la certificación para su disponibilidad
comercial e industrial está en los planes de la empresa.






Celda solar de película delgada



Más flexibles, más livianas, más baratas


Por
supuesto, desarrollos como el de los globos solares no podrían ser
llevados a cabo si no fuera por un aspecto crítico como el de la celda
solar de película delgada, uno de los grandes inventos de 2008 según la
revista Time.

Todo comenzó con calculadoras y pequeños gatos de
la suerte provenientes de Oriente, pero ahora, este tipo de celda solar
se ha convertido en la elección por excelencia para todo tipo de
instalaciones resistentes y de (relativo) bajo costo.

Son más
livianas, más baratas de fabricar (no hay armazones de aluminio o
pesados bloques para trasladar), y aunque su eficiencia no está dentro
de los mejores rangos (el Kapton de DuPont alcanzó un 13.8 por ciento),
pueden colocarse en casi cualquier parte, incluyendo techos de hogares.
Si hay una forma a la que tal vez podamos acceder a la energía solar,
probablemente sea con una de estas celdas delgadas.






Nanotubos de carbono



La tecnología solar podría encontrar un socio interesante en los nanotubos


Es
cierto que los nanotubos prometen múltiples aplicaciones, pero sus
beneficios pueden potenciar ampliamente la recolección y el
almacenamiento de la energía solar. Hace poco Ariel nos habló de un
desarrollo de la MIT que puede convertir energía solar en energía
química, almacenándola por largos períodos de tiempo.

Actualmente,
el almacenamiento de la energía solar no es lo que se puede considerar
algo crítico, ya que estamos obteniendo una fracción ínfima en
comparación con otras fuentes, pero cuando la balanza se encuentre un
poco más equilibrada (tanto en la obtención de energía neta como en su
precio), serán necesarios métodos masivos y confiables de conservación.
También se está explorando el uso de nanotubos en la fotosíntesis
artificial, algo de lo que hablaremos más adelante.






Micro-conversores



Un ejemplo de micro-conversor o micro-inversor


Otra
piedra angular del desarrollo social, y su explicación es más o menos
sencilla: La energía proveniente de las celdas solares llega en la forma
de corriente directa (también directa o "DC", la cual debe ser convertida a corriente alterna (AC) para ser utilizada en un hogar o entregada a la grilla de distribución.

Al
comienzo, contar con un conversor adecuado devoraba gran parte del
costo de instalación inicial, y más grave aún era la pérdida de
rendimiento frente a factores como sombras o suciedad (más del 50 por
ciento en el peor de los casos), pero con la llegada de los
micro-conversores, ahora sólo es necesario una sola celda para comenzar
una aventura solar personal.

Un micro-conversor puede controlar
con precisión la salida de una celda en vez de modificar a toda la
estructura, y aunque sus ventajas económicas todavía no son del todo
tangibles, se ven representadas por factores como un menor requerimiento
de mantenimiento.

Ahora existen micro-controladores con la capacidad de controlar dos celdas a la vez, lo que reduce aún más los costos.






Infrarrojo, celdas transparentes y ventanas



La pegatina transparente de 3M no revolucionará la recolección de energía solar, pero es un comienzo


Si
consideramos a la luz solar estrictamente a partir de aquello que
podemos ver, entonces estamos ignorando una gran parte de ella. Hace un
tiempo hablamos sobre el desarrollo de celdas solares capaces de
capturar la luz infrarroja. Existen ciertos desafíos técnicos para
llevar esto a buen puerto, pero como resultado se podrían lograr nada
menos que celdas solares transparentes.

Eso nos lleva a
convertir ventanas en celdas solares, algo que se podrá hacer muy pronto
gracias al nuevo producto desarrollado por la gente de 3M. Estas nuevas
celdas sólo necesitan ser pegadas en la ventana, y además de recolectar
energía, pueden absorber hasta el 90 por ciento de la luz infrarroja,
manteniendo más frías a las habitaciones.

Su eficiencia es de
aproximadamente el 20 por ciento de una celda normal, aunque tendrá la
mitad de su precio. Se espera que llegue al mercado en 2012.






Hojas artificiales y torres solares


Aunque la apariencia es lo de menos, imitar a las plantas también es uno de los objetivos de estas hojas artificiales


A
medida que los métodos de recolección se vuelven más eficientes, la
energía solar lentamente se está convirtiendo en una opción viable entre
las varias fuentes alternativas al petróleo. Pero los dos obstáculos
más grandes a superar siguen siendo la eficiencia y el costo. En
entornos controlados se han desarrollado celdas solares con una
eficiencia de más del 40 por ciento, pero las opciones comerciales
disponibles difícilmente pueden llegar a superar el 20 por ciento.

Comparando
números de forma estricta, una celda solar promedio es más eficiente
que el mejor proceso de fotosíntesis natural, pero lo cierto es que las
plantas han utilizado este método para recolectar energía mucho tiempo
más que nosotros, y la evolución ha aprendido una cosa o dos en el
camino. Para un grupo de investigadores de la Universidad Estatal de
Carolina del Norte, debería tomarse como ejemplo.

La fotosíntesis
natural tiene una eficiencia suficiente para la vida vegetal, pero
nosotros necesitamos mucho más, aún si los diseños iniciales pueden
superar varias veces a la capacidad de una hoja natural.

¿De qué
forma? Según el doctor Orlin Velev, creando hojas artificiales para ser
utilizadas como celdas alternativas de recolección energética. La
creación está compuesta por gel basado en agua, combinado con moléculas
sensitivas a la luz y electrodos cubiertos con un material al estilo del
grafito o los varias veces mencionados nanotubos de carbono.

Los
rayos solares, al dar sobre la hoja hacen reaccionar a las moléculas,
generando electricidad. Este proceso se asemeja mucho a la forma en la
que trabajan las plantas, ya que sus moléculas son "excitadas" por la
energía solar, disparando la generación de los azúcares que necesitan
para su crecimiento. Al utilizar un gel basado en agua, las hojas
artificiales podrían recurrir a sustancias aún más naturales, como la
clorofila misma, para obtener una reacción similar a la de las moléculas
sensibles.

Uno de los pasos a seguir por parte de los
investigadores es igualar las capacidades de regeneración vistas en
algunas plantas, pero el objetivo supremo sigue siendo el aumento de la
eficiencia. Actualmente, la eficiencia de las hojas artificiales es
demasiado baja como para ofrecer una solución viable en la recolección
de energía solar, pero están convencidos en que estas soluciones
inspiradas en la naturaleza se presentarán como una alternativa a lo que
llaman "soluciones de estado sólido", o sea, los clásicos paneles de
silicio que vemos en estos días.




Torre solar

Y
para finalizar (al menos por hoy), quería mencionar el proyecto de
torre solar que ha presentado la gente de EnviroMission. El diseño
combina energía solar, efecto invernadero y aire caliente para dar
energía a cien mil hogares. Si todo va bien, la torre será construída en
Arizona, y tendrá un costo de 750 millones de dólares.





Hasta
aquí llegaremos por hoy. La energía solar es un tema mucho más profundo
del que se puede imaginar. Las tecnologías actuales son muy
interesantes, pero palidecen frente a algunas ideas que están barajando
los investigadores.

Desde globos de plástico hasta torres de
varios cientos de metros de alto, todo parece viable, siempre y cuando
los factores económicos y de rendimiento neto sean razonables.

Con
el escándalo de Solyndra, la industria solar está siendo observada con
cierto recelo al otro lado del charco, y en Europa el ritmo ha
disminuído, sin embargo, claudicar no es una opción. Requerirá tiempo,
esfuerzo, y mucho dinero, pero eventualmente, la energía solar debería
llegar al nivel que todos deseamos.