«Tu beso se hizo calor; luego el calor, movimiento; luego gota de sudor, que se hizo vapor y luego viento. Que en un rincón de La Rioja, movió el aspa de un molino, mientras se pisaba el vino que bebió tu boca roja». Con estos versos, Jorge Drexler escenifica la trascendencia de su tema Todo se transforma: cada uno recibe lo que da. Pero lejos de referirse a una experiencia amorosa, la canción toma prestada su sabiduría de la primera ley de la termodinámica, que describe cómo la energía de un sistema aislado ni se crea ni se destruye, sino que se convierte en otros tipos de energía.
Este proceso físico es la base de muchas tecnologías energéticas. Por ejemplo, los paneles fotovoltaicos capturan la luz del sol que reacciona con los electrones de sus células de silicio. Esta interacción libera energía que se convierte en electricidad en forma de corriente continua.
Pero así como la primera ley relaciona las distintas energías, la segunda impone límites a esta conversión. En resumen, es imposible transformar un tipo de energía en otro con un 100 % de eficiencia. Algo siempre se pierde por el camino… La problemática centra gran parte de los esfuerzos del sector energético, que trabaja para alcanzar el máximo porcentaje posible de conversión para elevar su competitividad. Un objetivo fundamental en el marco de la Agenda 2030 promovida por la Unión Europea, que pretende aumentar la cuota de energías renovables «hasta el 32 %» y mejorar la eficiencia energética «un 32,5 %».
De esta forma, las placas fotovoltaicas han mejorado su eficiencia en los últimos años, desde un 15 % hasta un 22 %. Pero, en un entorno real, pueden perder eficiencia debido a una multitud de factores externos. Así mismo, la tecnología actual ya permite ampliar su capacidad de absorción de luz solar. Estos ámbitos de mejora llamaron la atención de la Unidad de Investigación Avanzada del Centro Tecnológico Lurederra y del CENER (Centro Nacional de Energías Renovables), que se pusieron manos a la obra para idear soluciones al respecto.
Quienes deseen conocer más a fondo el proyecto pueden hacerlo a través de este enlace
«CENER nos propuso buscar estrategias para minimizar o eliminar esas pérdidas en un contexto que espolea la implantación de esta tecnología. Nosotros ya habíamos fabricado previamente productos que repelen la suciedad por polvo, uno de los factores relevantes en el funcionamiento de las placas, por lo que quisimos idear una iniciativa que solucionara esta y otras dos problemáticas: el poco aprovechamiento del espectro solar y la reducción de la eficiencia provocada por el sobrecalentamiento de las placas», explica Tamara Oroz, responsable técnica de I+D en el Departamento de Nanotecnología que posee el centro de Los Arcos.
La investigadora Tamara Oroz lidera el proyecto Optimum PV en el centro Lurederra.
Así nació Optimum PV, cuyo objetivo es optimizar la eficiencia de los paneles fotovoltaicos gracias a nanorrecubrimientos multifuncionales. El proyecto está coordinado por ADItech, a su vez agente coordinador del Sistema Navarro de I+D+i (SINAI), y financiado por el Ejecutivo foral en la convocatoria de ayudas a centros tecnológicos y organismos de investigación para la realización de proyectos de I+D colaborativos.
MISIÓN: UN PRODUCTO MULTIFUNCIONAL
La suciedad en los paneles fotovoltaicos puede provocar una pérdida «del 1 %» al día en climas desérticos. Así mismo, es necesario limpiar los módulos cada cierto tiempo. «Por eso, una solución que repele polvo puede reducir este coste y elevar la competitividad de la instalación», incide Eugenia Zugasti, investigadora de células y materiales fotovoltaicos en CENER. Así, los centros probaron varias formulaciones y distintas estrategias de aplicación, hasta que lograron desarrollaron un recubrimiento que disminuye el depósito de polvo entre un 20 % y un 40 %, «dependiendo del tipo de suciedad».
Después, el grupo de investigación se centró en la fabricación de nuevas partículas que permitan el aprovechamiento de la luz infrarroja y la ultravioleta, la energía solar que los módulos «no son capaces» de transformar en electricidad, según señala Oroz: «En este ámbito, hemos sintetizado materiales basados en óxidos metálicos que tienen altos rendimientos cuánticos, siendo capaces de convertir más del 30 % de la luz ultravioleta en luz visible. Y la formulación es aplicable en forma líquida». Por su parte, CENER también estudió otros materiales y otra estrategia de aplicación denominada sputtering, técnica que pulveriza las formulaciones en sólido.
Los recubrimientos convirtieron más del 30 % de la luz ultravioleta en luz visible y reflejaron más del 90 % de la radiación infrarroja.
Por su parte, los centros también identificaron candidatos prometedores para la formulación que, en el caso de Lurederra, es capaz de «reflejar más del 90 %» de la radiación infrarroja. «Los módulos funcionan mejor a 25 grados. Por ejemplo, si los módulos trabajan a 55 grados, su eficiencia real es del 20 %, unos diez puntos porcentuales por debajo de su eficiencia teórica. Aunque sea una pérdida mínima, la energía se encarece», especifica Zugasti.
SOLUCIONES TRANSVERSALES
Por último, las dos entidades ensayaron la combinación de todas estas funcionalidades para crear un único producto. «Precisamente, en este bloque surgió el mayor problema. Los materiales por sí solos dan muy buenos resultados, de acuerdo a la caracterización funcional y de durabilidad que realizó CENER. Pero las formulaciones más innovadoras de la iniciativa, la de conversión lumínica y la de efecto anticalor, aún interfieren con la transparencia de la cubierta frontal. No obstante, hemos conseguido sentar las bases para una futura investigación que limite los problemas intrínsecos de la energía fotovoltaica», valora la responsable técnica de Lurederra.
Al mismo tiempo, las aplicaciones de estos últimos productos trascienden al sector renovable. Por un lado, la formulación con efecto anticalor puede emplearse en edificios para fomentar la climatización pasiva o en dispositivos electrónicos «para evitar que se sobrecalienten». El producto de conversión lumínica puede servir, igualmente, para «aplicaciones en iluminación, señalización, elementos electrónicos y técnicas de medida o caracterización en laboratorios», culmina Zugasti.
