Noticia | Paneles solares que funcionan de noche | Marzo 2011
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Un panel solar que funciona en la noche es una contradicción de términos. En una palabra: imposible. Pero Steven Novack, en el Idaho National Laboratory, del Departamento Estadounidense de Energía, ha desarrollado un nuevo concepto de paneles solares que tiene por objeto crear una auténtica revolución en el campo. |
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La investigación de Novack parte de un hallazgo: cerca de la mitad de la energía solar disponible llega a la Tierra del espectro en forma de rayos infrarrojos (Ir), y parte de esto se vuelve a emitir en forma de calor durante la noche. En una noche con el cielo nublado, los infrarrojos se reflejan en el suelo. Esto demuestra por qué en los desiertos, donde no está presente la cubierta de nubes, por la noche la temperatura desciende considerablemente: el calor fluye a través de la atmósfera y se dispersa como radiación infrarroja en el espacio. Realizando un sistema de microantenas de la longitud de onda de los infrarrojos (menos de 700 nanómetros), pruebas de laboratorio han verificado la capacidad de recopilar el 84% de los fotones reemitidos por la tierra. Un sistema operativo real en gran escala podría llegar a 46%. Esto constituye, sin embargo, una mayor eficacia que los paneles fotovoltaicos actuales, cuyas células de silicio no superan el 20% en las mejores condiciones. De hecho, los paneles tradicionales tienen menor eficiencia, porque si las celdas no se colocan en un ángulo preciso en relación con el ángulo de incidencia de la radiación solar o se calientan demasiado, superando la temperatura óptima de ejercicio, o la producción de corriente eléctrica se reduce a fracciones de la producción nominal. Las microantenas son capaces de absorber una amplia gama de infrarrojos en una mayor apertura angular. La células fotovoltaicas absorben los fotones libres de electrones y generan energía, mientras que las microantenas trabajan de otra manera: entran en resonancia con la longitud de onda de los infrarrojos, generando una corriente alterna, pero con una frecuencia demasiado alta para ser utilizada. La corriente alterna, a continuación, debe convertirse en corriente continua, pero aquí hay un problema. Los diodos de silicio que convierten corriente alterna en corriente continua no operan en altas frecuencias, explica Song Aimin, ingeniero de nanoelectrónica en la Universidad de Manchester. También cuando se reduce el tamaño de los diodos a las dimensiones de las microantenas, los diodos son menos conductivos. Pero Song y, de forma independiente, Garret Moddel de la Universidad de Colorado en Boulder, están trabajando para resolver esta desventaja decisiva mediante la creación de un diodo de nueva concepción que utiliza las frecuencias ópticas. Una vez superado el problema de los diodos, lo ideal sería implementar un multiestrato capaz de operar a diferentes frecuencias, capaz de absorber la luz del sol durante el día e infrarrojos emitidos por la noche desde el suelo y también aquellos infrarrojos reflejados a la tierra de nubes, y a continuación, un panel que funcione día y noche. Por el momento el grupo de investigación de Novack en Idaho Falls han creado microantenas capaces de operar solo en el infrarrojo lejano, pero considera posible lograr dentro de unos meses microantenas que puedan trabajar incluso en el espectro infrarrojo medio y cercano. Un gran impulso a esta tecnología que podría revolucionar el mundo de la energía solar puede venir de la producción de nanotubos de carbono, desarrollado por Michael Strano, Han Jae-hee y Geraldine Paulus del MIT en Boston. El grupo, según publicado por Nature Materials de septiembre pasado, anunció que había encontrado una manera de hacer realidad las microantenas de Novack mediante nanotubos de carbono. Strano y su grupo han desarrollado una especie de fibra de 1.000 nanometros de largo y 400 de espesor compuesto por cerca de 30 millones de nanotubos. El costo de los nanotubos de carbono se redujo a la mitad en los últimos años, y según Strano, en un futuro próximo llegará a costar unos pocos centavos por libra (un poco menos de la mitad de un kilo). Los nanotubos hasta el momento han logrado una eficiencia del 87% en la relación entre la energía producida respecto a la de absorción, pero el grupo de investigación está trabajando en una versión mejorada con una eficacia del 99%. Los nanotubos están resultando muy prometedores y se estudian también en el centro de la nanociencia en la Universidad de Copenhague, Dinamarca. En particular, Peter Krogstrup, del Instituto Niels Bohr, en colaboración con otros investigadores financiados por la empresa SunFlake, se centra en la pureza de las nanofibras, donde la estructura es perfectamente uniforme en todo el material. Éste es un aspecto importante, porque si el nanotubo es puro, mayor es su eficiencia. En Dinamarca, como publicado en el numero de noviembre de 2010 de la revista Nano Letters, la investigación se centra en nanofibras diferentes, no de carbono sino de galio y arsénico. Aún hay mucho por investigar, pero los buenos resultados van surgiendo. Sobre energía solar, todavía no está nada dicho y no sería extraño que el futuro le depare un mayor protagonismo. Fuente: |
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