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.

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

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

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

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

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

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

Un tema que ha aparecido en varias oportunidades aquí en NeoTeo es el interés de los científicos en imitar a la naturaleza, a través del desarrollo de hojas artificiales para capturar energía solar. Puedes leer aquí, aquí y aquí al respecto, pero en general la barrera que deben superar los investigadores sigue siendo la misma: 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. 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.