Esta tecnología elimina el mayor problema de los paneles solares

El Sol es una de las fuentes de energía más poderosas que tenemos a nuestro alcance en la Tierra. Por esto, desde hace un tiempo se cree que el aprovechamiento de los fotones emitidos por la principal estrella de nuestro sistema solar podría convertirse en una de las formas más ideales de producir energía renovable. Lamentablemente, esto no llega sin un costo. El despliegue de paneles solares es un trabajo bastante caro, y por esto es que algunos investigadores de la Universidad de Stanford han intentado buscarle otra vuelta.

Una investigación por parte de la Universidad de Stanford confirma el logro. Según comentan, un equipo de investigadores habría encontrado una manera de canalizar la luz difusa del sol hacia un punto fijo. De este modo, han demostrado que se puede incrementar la capacidad de generación de energía en los paneles solares.

Esta tecnología no solo permitiría aprovechar de manera más eficiente la energía del sol. Además, permitiría que la instalación de celdas fotovoltaicas sea mucho más económica de lo que históricamente ha sido. Un logro que podría acabar estableciéndolas como el método de producción de energía ideal para el futuro.

¿Estamos ante la democratización de la energía solar?

El artículo de investigación fue publicado en la revista Microsystems and Nanoengineering, de Nature. Desde su introducción nos comentan que “El aprovechamiento de la abundante energía solar que llega a la tierra a través de la fotovoltaica desempeñará un papel fundamental para satisfacer nuestras futuras necesidades energéticas de forma sostenible”. Una decisión que tendremos que tomar más temprano que tarde, y es que ya nos queda poco tiempo para revertir algunos efectos del cambio climático.

Se sabe que, si queremos que una celda fotovoltaica funcione correctamente, es recomendable que la luz del Sol incida directamente sobre su superficie. Por esto, usualmente se instalan rastreadores que mueven los paneles solares en dirección al recorrido solar. Este tipo de sistemas incrementan el ya de por sí alto precio de esta tecnología, y se ha convertido en uno de los obstáculos más importantes para su implementación a nivel mundial.

Por esto, los investigadores han usado una especie de “lupa” que concentra la luz solar en un solo punto. Transmitiéndola así al panel en cuestión, eliminando la necesidad de utilizar rastreadores.

Esta ha sido la solución de Stanford

AGILE es el nombre que los investigadores han escogido para el dispositivo. Se trata de un curioso artefacto fabricado en varios materiales traslúcidos, y con forma de prisma trapezoidal invertido. Esta apariencia le permite concentrar todos los rayos de luz en su cara superior —sin importar el ángulo—, y transferirlos directamente a un punto específico en el panel.

El dispositivo ha sido ideado por la investigadora Nina Vaidya, desde la Universidad de Stanford. Lo mejor de todo es que, con esta pequeña pirámide de cristal, no necesita energía extra para transferir la luz concentrada. Vaidya lo describe como “un sistema completamente pasivo” y asegura que puede llegar a ser mucho más simple y eficiente que los empleados en la actualidad.

Además del claro beneficio, los dispositivos AGILE también ofrecen algunos extras. Entre ellos, tenemos la capacidad de añadir tecnologías de refrigeración en los espacios que se generan entre cada uno de los prismas invertidos. Asimismo, al reducirse el área necesaria para el aprovechamiento solar, los paneles podrían llegar en formatos más pequeños y económicos, pero con las mismas capacidades.

Cómo se ideó este dispositivo

Vaidya y su asesor de doctorado, Olav Solgaard, creían que podía existir un material que, con las modificaciones necesarias, pudiese servir de candidato. Para conseguir el resultado actual, necesitarían aumentar el índice de refractividad de dicho compuesto, aunque solo ligeramente. Así, la luz difícilmente podría desviarse en su camino, y llegar de forma casi vertical a su destino.

Para lograrlo, experimentaron con montones de materiales distintos, desde vidrio hasta polímeros. Algunos prototipos incluso contenían espejos en su interior. Esto para intentar que la luz que quisiera escapar del cristal fuese enviada de vuelta a su cauce.

Esta experimentación con varios materiales reveló a Vaidya y a Solgaard otro problema. Trabajar con distintos compuestos haría que, ante la presencia de calor, cada uno se expandiese según sus propias leyes, pudiendo llegar a romper el dispositivo. Afortunadamente, Nina Vaidya tenía un as bajo la manga.

Vaidya había trabajado anteriormente con la impresión 3D. Gracias a este conocimiento, pudo probar nuevas técnicas de fabricación de lentes con rugosidad a escala nanométrica. Así, los investigadores imprimieron su dispositivo AGILE usando polímeros y lentes disponibles en el mercado.

Una tecnología prometedora

De hecho, los problemas que acechan a los paneles solares pueden rastrearse hasta un punto en común: su elevado precio. Ningún país emergente va a sustituir los métodos de producción de energía tradicionales, por uno que requiere hasta el doble de inversión y que acabará ofreciendo una menor cantidad de energía. Sin contar el constante mantenimiento que requiere.

Más allá de querer o no querer, se trata de un problema de posibilidades. No todos los países se encuentran en posición de tomar una decisión de este calibre. Por esto, es más usual ver este tipo de tecnologías a mayor escala en regiones mejor acomodadas del mundo. Afortunadamente, esto podría cambiar pronto, y esta investigación de la Universidad de Stanford podría ser el primer paso.