El almacenamiento eficiente de energía solar contribuye a la estabilidad y confiabilidad de la red
EnergíaSebastián Fernández
| 27 mar 2024
La energía solar, ya conocida universalmente como “la energía que mueve el mundo”, ha mostrado una evolución tan grande desde que comenzó a implementarse (décadas atrás) que su impacto alcanza cada día a más organismos, procesos y sociedades, en todos los ámbitos. Este sistema de energía renovable fue concebido -en una primera instancia- para alcanzar la máxima eficacia de las instalaciones de placas fotovoltaicas en usos domésticos o empresariales.
Después pasaron a trasladarse a placas solares en diferentes dispositivos. Finalmente, ahora, la innovación muestra nuevos pasos para llegar a grandes estructuras o instrumentos que facilitan la vida de las personas. Precisamente, hablar de energía solar es sinónimo de innovación. Es uno de los sectores más dinámicos, progresivos y en constante evolución, con aplicaciones cada vez más sofisticadas y precisas. A continuación, estas son algunas de las principales innovaciones en materia de energía solar que están despertando asombro en el mundo:
Las denominadas en inglés Solar Highways (carreteras solares) representan una de las iniciativas cada vez más atractivas para muchos países en su afán de combatir los graves problemas del cambio climático. Su objetivo es transformar la red de carreteras existentes, pero intentando que haya un aprovechamiento real y efectivo de los recursos naturales. Una carretera solar puede ser definida técnicamente como una vía en cuya parte superior se encuentran paneles de células fotovoltaicas resistentes al tráfico rodado. De esta manera, los vehículos que circulan por ella generan electricidad o energía alternativa aprovechable.
En otras palabras, se trata de una “retroalimentación” que aporta numerosos beneficios. Conocidas también como “carreteras verdes”, tuvieron su puesta en escena para el mundo en Francia, país con la primera carretera solar del mundo. El proyecto fue lanzado a finales de 2016 en Normandía, donde se instaló el primer tramo de carretera con esta tecnología. Concretamente tuvo un kilómetro, con aproximadamente 2.280 paneles solares, que han conseguido producir 790 kWh al día. Entre los principales beneficios, las carreteras solares son capaces de producir energía limpia y alternativa, reducir grandes costes de mantenimiento, ser sostenibles para el planeta y demandar una inversión con concreta posibilidad de amortización.
Actualmente, la aplicación de esta tecnología aún no es muy masiva, pero cada vez más países están desarrollando pruebas a lo largo del mundo para aplicarla. En Alemania, Australia o Suiza (que incluso plantean llevar las placas a su vasta red de vías ferroviarias) han empezado a explorar las ventajas de cubrir sus redes con paneles solares. Y no son los únicos en buscar esta opción alternativa para sus infraestructuras. En Holanda ya están trabajando con “carriles bici solares”.
La energía fotovoltaica -también conocida como BIPV, Build Integrate Photovoltaics- ya se utiliza en tejados y fachadas de miles de edificaciones de todo el mundo. Por ello, las ven- tanas solares se consolidan por cantidad de adeptos y extensión. Pero la tecnología está dando un paso más en este sentido: la Perovskita es un mineral sintético (formado por titanio, oxígeno, estroncio y carbonato de calcio) que se utiliza en la actualidad para producir celdas fotovoltaicas capaces de alcanzar eficiencias superiores al 20%. La firma japonesa Panasonic presentó a finales del pasado año sus propias células solares de perovskita integradas en vidrio, con la idea de comercializarlas a partir de 2028.
Su proyecto ya está en fase de pruebas en una vivienda situada en la Fujisawa Sustainable Smart Town (o Fujisawa SST), una ciudad inteligente cercana a Tokio que sirve a Panasonic como campo de pruebas de algunas de sus tecnologías más punteras. El principal argumento del gigante tecnológico nipón para expandir su nueva invención por el mundo es “la eficiencia de primera clase mundial como argumento de venta”, según declararon altos ejecutivos de la compañía al medio Nikkei Asia. “Cualquier lugar del mundo donde se utilice vidrio es un mercado potencial, como las ventanas de las oficinas y las claraboyas de las galerías comerciales”, complementaron.
¿Cuál es la principal diferencia de la Perovskita respecto a lo conocido hasta ahora? Muchos edificios o construcciones por ahora no admiten la instalación de paneles solares pesados, debido a las características de estos equipos, que en determina- das ocasiones puede hacer peligrar las estructuras donde se apoyan. En otros casos, simplemente su forma no admite la instalación de placas rectas y rígidas. Esta innovación fotovoltaica es mucho más flexible y no se limita a cubrir techos con pesa- dos paneles solares. De este modo, la energía solar fotovoltaica vivirá una nueva era en ventanas y fachadas de los edificios en los próximos años.
Ya han aparecido como tendencia mundial en los últimos años, pero 2024 promete ser el de la “explosión” más masiva de la ropa con micropaneles solares. Todo nació cuando un grupo de investigadores de la Universidad de Nottingham Trent (Reino Unido) informó al mundo de los resultados de su proyecto para desarrollar tejidos en los que se integran 1.200 células solares fotovoltaicas en miniatura, según informó la propia universidad en su propia web institucional.
La combinación de todos estos micropaneles solares permite gene- rar 400 milivatios (mWatts) de energía eléctrica del sol, suficiente para cargar un teléfono móvil básico o un reloj inteligente. Por el momento, esta innovación no permite recargar dispositivos más exigentes en cuanto a la carga, como smartphones, tablets o portátiles. Pero ya hay varios proyectos en el mundo que insinúan novedades positivas en este sentido.
En verdad, este e-textil desarrollado por los investigadores británicos es ya un prototipo avanzado que podría incorporarse a cualquier prenda de vestir, como una chaqueta, por ejemplo. O también se podría emplear en la confección de algún accesorio, como una mochila.
Hasta hace poco, pensar que las personas pudiesen vestir prendas o productos textiles capaces de generar electricidad sonaba a ciencia ficción. Sin embargo, el material desarrollado existe y tiene el mismo aspecto y comportamiento que cualquier textil normal, ya que puede arrugarse y lavarse en una lavadora. Pero escondida debajo de la superficie hay una red de más de 1.000 diminutas células fotovoltaicas que pueden aprovechar la energía del sol para cargar dispositivos personales.
El Solar Airship One fue anunciado al mundo con bombos y platillos por Euro Airship en el último tramo del pasado año. Este es el nombre de un inmenso dirigible construido para dar la vuelta al mundo sin necesidad de repostar.
Se propulsa únicamente por hidrógeno y energía solar. Es capaz de recorrer más de 40.000 km cerca del ecuador sin combustibles fósiles y sin escalas, atravesando a una altura media de 6.000 metros 25 países, entre los que ya han confirmado India, China, México, Estados Unidos, Mauritania, Malí y Francia. Para entrar en la fase de industrialización han sido necesarios más de 10 años de investigación, grandes innovaciones técnicas y un colosal trabajo de ingeniería a cargo de la firma Capgemini Engineering.
Este proyecto vuelve a abrir ciertas puertas a la esperanza para que en un futuro aún improbable los vuelos aéreos para pasajeros dejen de estar protagonizados por aeronaves que gastan cantidades enormes de combustible. De hecho, sus artífices han apostado por una estructura rígida que puede tener múltiples usos más adelante, desde el transporte de pasajeros y cargas pesadas hasta labores de vigilancia militar o civil.
La llegada de los paneles bifaciales ya supuso un antes y un después en la generación de energía solar. La ganancia extra de estos módulos que son capaces de producir electricidad también desde la cara posterior puede llegar a ser de un 30% más que en el caso de paneles convencionales. Su eficacia depende del albedo, de la separación entre las filas de paneles solares y la altura de estos.
El primero de los conceptos hace referencia a la cantidad de luz reflejada en la superficie con respecto a la radiación incidente. Varía en función de la época del año (por la posición del Sol) y, sobre todo, por el material del terreno. En el caso de un terreno árido, su albedo será mayor que el de una superficie oscura. A modo de ejemplo, la nieve puede reflejar hasta el 90% de la luz mientras que un terreno de hierba seca puede quedarse en menos de un 35%.
Con la apuesta en I+D, los grandes fabricantes están logrando maximizar la producción de esas caras posteriores de los paneles para aprovechar toda la superficie disponible de estos equipos.
La apuesta masiva por energía solar contempla un desafío importante para el futuro cercano; los precios cero a horas centrales del día. Dado que la energía solar ayuda a abaratar el precio en el mercado diario, el aumento de la capacidad instalada y, en consecuencia, de kWh producidos, conlleva que la energía más barata se encuentre en las horas de mayor radiación solar. Aunque esto es una buena noticia para los consumido- res, los desarrolladores de proyectos también reciben una menor remuneración si la electricidad que inyectan a la red en esa franja horaria es más económica.
En realidad, los sistemas de almacenamiento solar conectados a la red están surgiendo como un punto de inflexión. Al almacenar el exceso de energía solar durante los períodos de máxima producción, estos sistemas garantizan un suministro de energía ininterrumpido, incluso durante los días nublados o de noche. El almacenamiento eficiente de energía solar contribuye a la estabilidad y confiabilidad de la red. Maximiza la utilización de la energía solar, incluso durante condiciones climáticas fluctuantes. Asimismo, permite una integración más fluida de la energía solar en la infraestructura eléctrica existente.
En los próximos años, los avances tecnológicos que puedan abaratar los costes de los sistemas de almacenamiento y mejorar sus prestaciones ayudarán a aprovechar al máximo la energía solar, una tecnología que sigue aumentando su eficiencia y eficacia gracias al aporte de tecnologías disruptivas y aplicaciones novedosas que, en su conjunto, aportan más valor a una transición energética necesaria y urgente.
Los parques solares flotantes combinan las ventajas de la energía solar con las superficies de agua. Estas granjas se instalan en cuerpos de agua, como lagos o embalses, utilizando espacio previamente no utilizado. El efecto
refrescante del agua mejora la eficiencia de los paneles solares, lo que resulta en una mayor producción de energía. Las granjas solares flotantes también ayudan a reducir la evaporación del agua y proporcionan un hábitat para la vida acuática.
China, Japón y ahora Europa se suman a esta tendencia mundial de construir paneles fotovoltaicos sobre una plataforma de montaje flotante y anclada al fondo del agua mediante cable. Este tipo de construcciones permiten que no se ocupen hectáreas de tierra que podrían ser utilizadas para otros menesteres de gran utilidad, como los relacionados con la agricultura o la ganadería. Además, según diversos informes científicos, son, gracias a la refrigeración producida por el agua, hasta un 11% más eficientes que una planta solar terrestre. Los sistemas fotovoltaicos flotantes, también conocidos como “flotovoltaicos”, podrían ser un poderoso complemento de la energía hidroeléctrica ya generada por un depósito, y además ahorrar agua al proporcionarle sombra y reducir la evaporación.
Todo lo anteriormente descrito (y mucho más) en realidad está siendo potenciado por la inteligencia artificial (IA). Permite optimizar los sistemas de energía solar, mejorando su eficiencia y rendimiento. Los algoritmos de IA analizan los patrones climáticos, la producción de energía y los datos de consumo para optimizar el posicionamiento y la orientación de los paneles solares en múltiples disrupciones. Esto maximiza la producción de energía y garantiza que los sistemas de energía solar funcionen con su máxima eficiencia.
De este modo, los paneles solares transparentes y las células solares de la mencionada perovskita ofrecen alternativas innovadoras a los paneles solares tradicionales, haciendo que la energía solar sea más accesible y versátil, gracias a la IA.
Las carreteras solares y las soluciones de almacenamiento de energía abordan desafíos críticos en infraestructura, garantizando un futuro energético sostenible y confiable. Las granjas solares flotantes maximizan la eficiencia y el potencial de la energía solar en varios sectores. Por ello, los sistemas impulsados por la IA optimizarán la producción de energía solar, mejorando aún más la eficiencia y confiabilidad. De eso no hay dudas.
