La energía solar proporciona a la tierra, en promedio, cada 5 días tanta energía como todos los suministros probados de petróleo, carbón y gas natural, así lo reporto Singularity Hub en un informe referido a la era de la energía solar “The Age of Solar Energy Abundance Is Coming in Hot”.
En este reporte se afirma que si pudiéramos capturar solo 1/6000 de la energía que llega a la tierra procedente del sol, la humanidad estaría en capacidad de satisfacer el 100% de las necesidades de energía.
El intento de aprovechar uno de los recursos de energía limpia más abundantes, la luz solar, ha sido un esfuerzo largo e histórico, que comenzó en la Revolución Industrial cuando en 1839 el científico francés Alexandre Edmond Becquerellar descubrió por primera vez que una celda solar tenía la capacidad de convertir la luz solar en electricidad a través del efecto fotovoltaico.
¿Por qué la energía solar que es limpia, renovable y abundante no se ha apoderado de nuestro panorama energético?
La respuesta es simple, durante mucho tiempo, la energía solar era demasiado cara y no podía competir con el costo barato y la relativa facilidad de los combustibles fósiles, alrededor de los cuales ya se había construido toda la industria energética.
Sin embargo, esto ha cambiado drásticamente, la energía solar es más barata que nunca, este año el precio promedio por vatio de energía solar es solo de US$ 3. De hecho, la energía solar y eólica ahora es más económicas que el carbón en la mayoría de los países del mundo. Y la gran noticia es que seguirán siendo cada vez más baratos.
Esto se debe en gran parte al hecho de que estamos en medio de una revolución tecnológica solar, con un auge tremendo de avances tanto en eficiencia de paneles solares como en métodos novedosos para expandir la cobertura del área de superficie.
Materiales y eficiencia
Actualmente la mayoría de los paneles solares activos tienen una eficiencia promedio del 18 %, lo que significa que capturan el 18 % de la energía a la que están expuestos.
Pero los nuevos avances han aumentado dramáticamente ese número.
Varias compañías como Solar City, Panasonic y SunPower han logrado paneles solares con una eficiencia de entre 22 y 23 %, un asombroso aumento de eficiencia de 25 a 27 % con respecto a los paneles estándar.
SunPower, empresa valorada en US$ 1.5 mil millones, cuenta con el panel solar más eficiente en el mercado hasta la fecha, alcanzando una eficiencia del 22.8 % en su panel solar X22.
Otros, como Tesla y Panasonic, que participan conjuntamente en la producción de células solares han roto el umbral de eficiencia del 20 % en sus productos comerciales.
SolSunTech, una startup con sede en Nueva York que ha logrado un 33 % de eficiencia de paneles solares en solo unos años. Adoptando un enfoque geométrico distinto, SolSunTech es uno de los pocos que utilizan paneles 3D en lugar de planos.
Si bien la estructura tridimensional de la lámina de silicio aumenta significativamente su superficie de absorción solar, su forma ondulada permite además la reabsorción de la misma luz reflejada. Tras aumentar la eficiencia a través de una solución de ingeniería simple, SolSunTech ahora planea comenzar la construcción de una instalación de 100MW este diciembre después de la próxima ronda de financiamiento de la compañía.
A la vanguardia de este movimiento también está la startup llamada Heliogen, respaldada por Bill Gates, que está impulsando la eficiencia de la energía solar con la implementación de la Inteligencia Artificial.
Heliogen ha creado un sistema que concentrará la energía solar a temperaturas de hasta 1,832 grados Fahrenheit (1,000 grados centígrados) y reemplazará el uso de combustibles fósiles en tareas industriales como la producción de cemento y acero.
Esto se logra con el uso de un sistema informático basado en inteligencia artificial que es capaz de «alinear un conjunto de grandes espejos que reflejarán la energía solar en un solo objetivo». La precisión de este sistema es lo que hace posible generar no solo grandes cantidades de energía solar, sino incluso controlar la salida para que sea comparable con el aumento de potencia inmediato que ocurre con la quema de combustibles fósiles.
Figura 1. Proyecto Heliogen, mayor eficiencia en la concentración de la energía solar
Por ejemplo, la producción de cemento, uno de los procesos industriales que se adapta bien a la tecnología de Heliogen, representa más del 7 % de las emisiones globales de CO2.
Estas son solo las etapas iniciales de la tecnología y hay un largo camino por recorrer para el uso en el mundo real. Sin embargo, las posibilidades son enormes.
El objetivo final de Heliogen es alcanzar temperaturas de 2732 grados Fahrenheit, lo que lo ayudará a crear hidrógeno y gas sintético. Permitirá que la compañía realmente use energía solar para producir combustibles que puedan operar industrias, vehículos y corporaciones.
Innovación y uso eficiente de las áreas disponibles
Esta increíble concentración y eficiencia se alinea con la tendencia actual en energía solar, que a su vez es uno de los mayores obstáculos del sector: el uso del área terrestre.
Tradicionalmente, las plantas generadoras de energía solar se han implementado en franjas de tierras de cultivo que se pierden de vista, o en los techos de viviendas y propiedades comerciales autoalimentadas. Sin embargo, los críticos señalan el uso del área terrestre como una de la mayor barrera para la adopción generalizada de la energía solar.
Sin embargo, durante la próxima década, los paneles solares se instalarán de manera casi ubicua en áreas urbanas y semiurbanas, formando parte de nuestra infraestructura, con superficies transparentes.
Hoy las celdas solares y los materiales de captura solar finalmente se están volviendo lo suficientemente versátiles para la integración en vidrio y otras superficies estéticas.
Ubiquitous Energy, una startup de Silicon Valley que ha recaudado $ 22.8 millones hasta la fecha, aunque todavía está en sus etapas iniciales, ha desarrollado una celda solar transparente llamada ClearView Power, logrando una eficiencia del panel solar del 9.8%.
ClearView Power, es un recubrimiento de color neutro para el vidrio, puede absorber y convertir la luz no visible (ultravioleta e infrarroja) en electricidad. Teóricamente se puede aplicar a cualquier ventana de un edificio existente.
Varias de estas tecnologías se centran en integrar paneles solares de manera más fluida en nuestra vida cotidiana. Imagine si por ejemplo, cada ventana y cada superficie de vidrio pudieran capturar energía solar. Los nuevos avances en paneles solares transparentes harán realidad este futuro.
La startup Forward, con sede en Silicon Valley, afirma que ya ha bajado a la mitad el precio del producto de Tesla con sus propios paneles solares. Y aunque no está claro si la compañía podrá cumplir con estas promesas, sus cifras actuales hablan por sí solas. Con una densidad de energía de 19 vatios por pie cuadrado, el techo de Forward incorpora además un sistema de ventilación que compensa la pérdida de eficiencia causada por el sobrecalentamiento de los paneles solares.
Justo este mes, un equipo de científicos del MIT reveló que habían desarrollado un nuevo recubrimiento protector para células solares avanzadas con enormes implicaciones posibles. Los investigadores del MIT han mejorado en un material de recubrimiento conductivo transparente, produciendo una ganancia de diez veces en su conductividad eléctrica. Cuando se incorpora a un tipo de celda solar de alta eficiencia, el material aumenta la eficiencia y la estabilidad de la celda.
Este es un avance especialmente importante debido al hecho de que el material utilizado actualmente en el sector solar para recubrir las células solares tiene muchas deficiencias.
Un mundo con gran potencial de mejora
Incluso con los increíbles avances que se están haciendo actualmente en el sector de la energía solar, todavía hay mucho más margen de mejora. Por ejemplo, mientras que la eficiencia de los paneles solares actuales todavía está entre el 16-18 %, los nuevos avances en la ciencia de los materiales ahora están en camino de duplicar esta restricción teórica, prometiendo energía solar barata, eficiente y abundante.
Para evitar el punto de inflexión climática hacia un cambio climático catastrófico, la mayoría de las reservas de combustibles fósiles conocidas del mundo tendrán que permanecer en el suelo.
Esto significa que es imperativo y urgenteel desarrollo de un sector de energía limpia que sea capaz de competir económica y logísticamente con petróleo y gas.
Sin embargo, la energía limpia tiene un futuro limitado sin mayores inversiones en Investigación y Desarrollo, este es el cuello de botella número 1 para la tecnología de energía limpia. Lo único que se interpone entre nosotros y un mundo alimentado por energía solar es más cantidad de Bill Gates,y mucho más apoyo del sector civil, político y privado.
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