Las placas, o células solares de concentración son una de las líneas prometedoras de investigación que se están desarrollando en este momento en todo el mundo y de la que en España hay una potente red de investigación en centros como el ISFOC. Veamos a continuación como funcionan.
Conceptualmente se trata de algo sencillo. Si concentramos mediante una lupa la radiación del sol, podemos obtener mucha más energía de una célula fotovoltaica. Pero lo que parece sencillo, se torna, como siempre, en algo complicado técnicamente.
Conceptualmente se trata de algo sencillo. Si concentramos mediante una lupa la radiación del sol, podemos obtener mucha más energía de una célula fotovoltaica. Pero lo que parece sencillo, se torna, como siempre, en algo complicado técnicamente.
Interior de placa solar de concentración de la empresa española Sol3g.Os pido disculpas por la foto que no es de mucha calidad. La oportunidad para la fotografía me surgió inesperadamente esta mañana en la Universidad Juan Carlos I de Madrid. Así que es una foto de móvil.
En el lado superior izquierdo podemos ver una superficie plana, a modo de tapa. Es la lupa. En este caso mediante lentes fresnel. Esta lupa concentra la luz sobre un prisma que se puede observar a continuación. Este prisma transmite la luz, cual fibra óptica, hasta la parte inferior en donde se encuentra la célula del tamaño de la base del prisma que convertirá la radiación luminosa en electricidad.
Ventajas del sistema de concentración son su alta eficiencia, en este caso, superior al 30%, lo cual permite reducir superficie. Obviamente, una reducción de coste debido a que la cantidad de célula a utilizar para obtener una misma potencia es muy inferior a la que se requiere para un módulo convencional.
Las desventajas, no obstante, son numerosas. La más importante, solo puede funcionar con radiación solar directa, nunca con difusa. Esto significa, a efectos prácticos, que la más leve nube nos elimina completamente la producción del módulo, cosa que no pasa en sistemas convencionales. Lo cual nos lleva a otro problema, es imprescindible utilizar seguimiento y además de alta precisión. La más mínima desorientación representa una pérdida apreciable de la potencia de salida. Otra desventaja es que, fruto de la concentración, se obtienen elevadas temperaturas que destruirían con creces una célula convencional de silicio. Para ello se aborda el problema de dos maneras. Por un lado la célula es de Arseniuro de Galio, similar a la que se utilizan en los satélites artificiales, capaces de soportar temperaturas más elevadas, y por otro lado es necesario instalar sistemas de refrigeración pasiva (radiadores) y en alguna ocasión incluso sistemas activos como radiadores refrigerados por aire o células de Peltier. El uso de células de GaAs hace que el coste no sea tan ventajoso como lo esperado y el uso de sistemas activos de refrigeración puede reducir la eficiencia global del sistema.
Es por esto que podríamos decir que aún falta investigación para terminar de producir un verdadero estallido en el mercado de esta tecnología. A pesar de ello, los avances, año tras año son notorios de la mano de centros punteros como el español ISFOC anteriormente mencionado.
Quisiera agradecer a Andrés López, Director del CAT (Centro de Apoyo Técnologico) de la Universidad Rey Juan Carlos de Madrid y a Emilio Lain, Tecnico de la Unidad de Energías Renovables del CAT sus amables explicaciones durante la visita que he realizado esta mañana al CAT de la URJC y en especial a la visita de la planta solar demostrativa de diversas tecnologías que disponen. La foto es justamente de esta planta. Si en la explicación hay algún fallo, seguro que es culpa mía (no de Andrés o Emilio).
El CAT, permitidme la valoración personal, demuestra lo que debe ser una universidad pública de primer nivel. Entre otras instalaciones disponen de microscopios eléctrónicos, uno de ellos de reciente adquisición, el más potente de España. De diversos equipos de resonancia magnética para estudio de materiales. Una sala de realidad virtual. Una depuradora de aguas residuales real (la de la Universidad) que utilizan para distintas experimentaciones. Invernadero y salas especializadas para investigación de técnicas agrícolas y, por supuesto, la parte de energías renovables que incluye una planta con módulos fotovoltaicos de diversos tipo sde tecnologías. Esta Universidad es una de las primeras que ofrece la titulación de Ingeniería de la Energía.
La empresa que dirijo en España, relatio, organizará conjuntamente con ellos unas jornadas técnicas en las que pretendemos divulgar aspectos técnicos para ayudar a los profesionales del sector a construir unas plantas solares fotovoltaicas de alta calidad. La divulgación y la calidad es la filosofía de mi empresa y la mía personal. Por otro lado siempre nos encanta trabajar con universidades tan bien preparadas como esta.
En el lado superior izquierdo podemos ver una superficie plana, a modo de tapa. Es la lupa. En este caso mediante lentes fresnel. Esta lupa concentra la luz sobre un prisma que se puede observar a continuación. Este prisma transmite la luz, cual fibra óptica, hasta la parte inferior en donde se encuentra la célula del tamaño de la base del prisma que convertirá la radiación luminosa en electricidad.
Ventajas del sistema de concentración son su alta eficiencia, en este caso, superior al 30%, lo cual permite reducir superficie. Obviamente, una reducción de coste debido a que la cantidad de célula a utilizar para obtener una misma potencia es muy inferior a la que se requiere para un módulo convencional.
Las desventajas, no obstante, son numerosas. La más importante, solo puede funcionar con radiación solar directa, nunca con difusa. Esto significa, a efectos prácticos, que la más leve nube nos elimina completamente la producción del módulo, cosa que no pasa en sistemas convencionales. Lo cual nos lleva a otro problema, es imprescindible utilizar seguimiento y además de alta precisión. La más mínima desorientación representa una pérdida apreciable de la potencia de salida. Otra desventaja es que, fruto de la concentración, se obtienen elevadas temperaturas que destruirían con creces una célula convencional de silicio. Para ello se aborda el problema de dos maneras. Por un lado la célula es de Arseniuro de Galio, similar a la que se utilizan en los satélites artificiales, capaces de soportar temperaturas más elevadas, y por otro lado es necesario instalar sistemas de refrigeración pasiva (radiadores) y en alguna ocasión incluso sistemas activos como radiadores refrigerados por aire o células de Peltier. El uso de células de GaAs hace que el coste no sea tan ventajoso como lo esperado y el uso de sistemas activos de refrigeración puede reducir la eficiencia global del sistema.
Es por esto que podríamos decir que aún falta investigación para terminar de producir un verdadero estallido en el mercado de esta tecnología. A pesar de ello, los avances, año tras año son notorios de la mano de centros punteros como el español ISFOC anteriormente mencionado.
Quisiera agradecer a Andrés López, Director del CAT (Centro de Apoyo Técnologico) de la Universidad Rey Juan Carlos de Madrid y a Emilio Lain, Tecnico de la Unidad de Energías Renovables del CAT sus amables explicaciones durante la visita que he realizado esta mañana al CAT de la URJC y en especial a la visita de la planta solar demostrativa de diversas tecnologías que disponen. La foto es justamente de esta planta. Si en la explicación hay algún fallo, seguro que es culpa mía (no de Andrés o Emilio).
El CAT, permitidme la valoración personal, demuestra lo que debe ser una universidad pública de primer nivel. Entre otras instalaciones disponen de microscopios eléctrónicos, uno de ellos de reciente adquisición, el más potente de España. De diversos equipos de resonancia magnética para estudio de materiales. Una sala de realidad virtual. Una depuradora de aguas residuales real (la de la Universidad) que utilizan para distintas experimentaciones. Invernadero y salas especializadas para investigación de técnicas agrícolas y, por supuesto, la parte de energías renovables que incluye una planta con módulos fotovoltaicos de diversos tipo sde tecnologías. Esta Universidad es una de las primeras que ofrece la titulación de Ingeniería de la Energía.
La empresa que dirijo en España, relatio, organizará conjuntamente con ellos unas jornadas técnicas en las que pretendemos divulgar aspectos técnicos para ayudar a los profesionales del sector a construir unas plantas solares fotovoltaicas de alta calidad. La divulgación y la calidad es la filosofía de mi empresa y la mía personal. Por otro lado siempre nos encanta trabajar con universidades tan bien preparadas como esta.
Si lo que aprendí de química en el instituto no me falla, el arseniuro de galio debería formularse como GaAs, y no AsGa. ¿Me equivoco?
ResponderEliminarTotalmente de acuerdo.
ResponderEliminarLa idea es reducir coste a base de concentrar la energia en areas mas pequeñas por lo que se consigue reducir el coste directamente relacionado con el area de placa fotovoltaica, pero incremento en el coste de la lente de concentracion y del prisma usado no consumen gran parte de ese ahorro? sale a cuenta?
ResponderEliminarGuillem, mi opinión respecto a la concentración, es similar a la del seguimiento.
ResponderEliminarEs una tecnología con poco recorrido. La lente y la estructura adicional tienen un coste que va a ser más o menos invariable en el tiempo. Nadie preve que una lente de Fresnel en un plástico baje su precio un 75% en 5 años, ni que los seguidores lo hagan. Su coste es el del material, incluso podrían subir de precio.
Con el coste actual de las células se ahorraría algo, el problema es que si en cinco años una célula reduce el 75% su precio, entonces tengo que el sistema de concentración es bastante más caro que la célulanormal y corriente.
Lo mismo pasa con los seguidores. Pongamos que una planta tiene un coste de 2x. x, es el precio del módulo hoy(es decir el 50%). Si un seguidor representa un 15% más de coste y obtengo un 30% más de energía, el seguidor me sale a cuenta. Mis costes son:
x: módulos
x: resto de materiales
0,3x: seguidor
Si el precio del módulo baja un 75%, mis costes son entonces:
0,25x: módulos
x: resto de materiales
0,3x: seguidor
El seguidor ahora ya no representa un 15% de la inversión, sino un 24% y no me sale a cuenta gastarme un 24% más, para obtener un teórico 30% más, porque la realidad, por problemas en los seguidores, será menos, me multiplica en mucho el coste del mantenimiento, etc...
Así que esto es lo que yo llamo tecnología de poco recorrido. Y mi opinión personal es que tanto los seguidores, como la concentración fotovoltaica tienen poco recorrido tecnológico (o sea, no tienen futuro).
Gracies Xavier
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