Aceite de pescado para elevar la eficiencia energética de los paneles solares por encima del 84 %
Investigadores de la Universidad Nacional Marítima y Oceánica de Corea han creado un filtro líquido de emulsión que permite aumentar espectacularmente la eficiencia de conversión de los paneles fotovoltaicos-térmicos (PVT).
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Publicado: 16/10/2023 09:30
La energía solar está en auge y cada vez son más los sistemas fotovoltaicos presentes en todo tipo de sectores, tanto el residencial, como el industrial o incluso en ciertos medios de transporte.
Sin embargo, es un hecho que la tecnología actual fotovoltaica no consigue aún ofrecer un rendimiento óptimo, con tasas de conversión de energía de entre un 18 y un 23 % en la mayoría de los casos.
Esto sucede porque las células fotovoltaicas actuales sólo permiten la conversión de longitudes de onda del infrarrojo cercano a la electricidad y el resto calientan estas, reduciendo su eficiencia.
Módulos fotovoltaicos-térmicos (PVT)
La ciencia trabaja intensamente para mejorar el rendimiento de la industria solar y ejemplo de ello son las células fotovoltaicas de perovskita desarrolladas en el HZB alemán o el film de perovskita e iterbio de la Universidad de Nueva York.
Pero lo cierto es que ninguna de estas técnicas alcanza de momento la eficacia de los módulos fotovoltaicos-térmicos (PVT) desarrollados por investigadores de la Universidad Nacional Marítima y Oceánica de Corea.
Los PVT convencionales utilizan el calor generado en la célula para recolectar energía térmica a través de un intercambiador de calor con fluido refrigerante, que puede ser aire o líquido. Esto, además, permite enfriar el módulo fotovoltaico, aumentando así su eficiencia.
Pero el PVT de los investigadores coreanos busca mejorar aún más las ya de por sí altas tasas de conversión de energía de este tipo de sistemas. Para ello, recurre a la técnica del desacoplado con filtro de líquido.
Estos filtros se colocan sobre los módulos fotovoltaicos de manera que permiten captar las longitudes de onda específicas de la luz solar que generan electricidad. Y la novedad es que, en lugar de agua, que no es capaz de captar los rayos ultravioleta (UV), utilizan una emulsión o mezcla de aceite de pescado y agua. Esta absorbe de manera eficiente la luz infrarroja y ultravioleta con resultados espectaculares.
Menor temperatura, mayor rendimiento
El Dr. Jae Won Lee, director del proyecto, explica que «la mayoría de los filtros líquidos utilizan agua o una mezcla de agua y nanopartículas sólidas para absorber las longitudes de onda no utilizadas de la irradiancia solar».
«Sin embargo, el agua sólo absorbe la porción infrarroja de la luz solar con longitudes de onda superiores a 1250 nm. Las nanopartículas sólidas, por el contrario, tienden a sedimentarse con el tiempo, lo que disminuye su eficacia», amplía.
En cambio, la emulsión sugerida por Lee y su equipo mantiene su estabilidad a temperaturas elevadas de hasta 70 °C. Además, las diminutas gotas de aceite presentes en esta emulsión demuestran ser efectivas para absorber la luz ultravioleta con longitudes de onda menores a 500 nm.
La inclusión del filtro de emulsión ha tenido un impacto positivo significativo en la eficiencia de conversión y la temperatura de operación en comparación con sistemas que utilizan sólo intercambiadores de calor.
La eficiencia aumentó notablemente, pasando del 70,9 % al 84,4 %, al mismo tiempo que la temperatura se redujo de 46,7 °C a 33,1 °C.
Los investigadores han determinado que, bajo una irradiancia solar estándar de 1.000 W/m², el sistema PVT desacoplado con filtro de emulsión produce una cantidad de energía eléctrica y térmica de 72,2 Wh y 1.176,7 Wh al día, respectivamente.
Este resultado tiene ventajas económicas evidentes, con un tiempo de recuperación de costes más corto en comparación con los sistemas PVT tradicionales y los sistemas PVT desacoplados con filtro de agua.
El sistema propuesto es versátil y puede adaptarse a requerimientos y condiciones ambientales específicos. Por ejemplo, durante el verano, el fluido del filtro de líquido puede dirigirse de manera que maximice la producción de electricidad, mientras que en invierno, puede capturar energía térmica para aplicaciones de calefacción. Además, su implementación se espera que sea sencilla.
«La tecnología de las emulsiones ya está bien establecida y encuentra aplicaciones en diversas industrias, como la cosmética y la alimentaria», explica el Dr. Lee. «Por lo tanto, los filtros de emulsión se pueden aplicar fácilmente a los sistemas existentes. Además, tienen un inmenso potencial para nuevas aplicaciones, incluida la separación selectiva del espectro de longitudes de onda solares», concluye.
