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Publicado el 20 Diciembre, 2019 por Toni Pradas en Medio ambiente
 
 

ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA

La piel azul

Cada vez está más cerca alcanzar el sueño de independizarnos del subsuelo para aferrarnos al cielo
Paneles solares

) (Foto: cambioenergetico.com)

Por TONI PRADAS

Helios, Inti, Ra, Atón, Utu, Huitzilopochtli, Tonatiuh, Sué, Saulé, Ekhi, Kren, Amaterasu, Magec, Alcorac o Abora, llámese como se antoje en cada cultura o religión, el Sol es la única deidad que consiente, como un abuelo al nieto, que la humanidad tire de sus barbas.

Y no solo porque permita a Brigitte Bardot tomar baños de sol desnuda en el filme Y Dios creó a la mujer, y hasta a los científicos saber lo que no les revelaría el astro rey a los paparazzi: que nada místico tiene su disco de helio, sino que en realidad es una vulgar estrella Tipo-G de la secuencia principal y clase de luminosidad V… apenas una pelota caliente que morirá después de que todos los apellidos del directorio telefónico hayan desaparecido de la Tierra.

Como sea, todos adoramos al sol, incluso al mediodía de un reseco verano. Porque a pesar de tener manchas, también brinda luz y calor. Y porque sabemos que por mucha resistencia que alguien haga, en un futuro dependeremos del astro como si fuera un verdadero ser supremo y no un manojo de elementos de la Tabla Periódica. Y esa adoración total sucederá justo antes de que un motor se beba la última gota prieta y oleosa de la fósil jalea que queda de los dinosaurios.

De manera que no tenemos otra opción que ir tras esa fuente energética: como advirtiera hace dos décadas el científico italiano Enrico Turrini, la solar es la única fuente de energía que no se puede privatizar.

Cuando Turrini repetía su mantra, no todos tenían la misma voluntad para seguir su entusiasmo. En Cuba, digamos, la electrificación había llegado, cable a cable, hasta lugares insospechados. Por si fuera poco, el país contaba con una espléndida infraestructura para termogenerar electricidad a partir del petróleo. ¿Para qué involucrarse entonces en una nueva matriz energética?

Incluso en Cuba no se entendía muy bien esto, y era lógico, porque hasta hace muy poco esas tecnologías resultaban ofensivamente prohibitivas para la mayoría de la población mundial.

Y es que se trata de tecnologías de punta. Ya no es como en la antigüedad, que nuestros ancestros tenían sus mañas para halarle las barbas al sol: desde la construcción de viviendas bioclimáticas para escapar de su calor, hasta la concentración de la luz para obtener un buen fuego con el que acelerar la cena.

La situación ha cambiado –toquemos madera–, al punto de que, en noviembre, a propósito de celebrase los 500 años de la fundación de La Habana, fue reinaugurado en la parte vieja de la ciudad el casi centenario Mercado Único de Cuatro Caminos, tras varios años de una quisquillosa reparación patrimonial.

Viene a colación esta obra no por renacer con su vetusta cara rejuvenecida, perfumada como el primer día de su biografía, sino porque el colosal inmueble resurge en el siglo XXI y, a tenor con este, lo hace vistiendo trajes de edificio (casi) inteligente, tocado con paneles solares como si fueran gorras, los cuales abastecen buena parte de la energía que consume la mole.

Los ferrocarriles hindúes están aprovechando cada espacio con paneles solares. (Foto: ecoticias.com)

Los ferrocarriles hindúes están aprovechando cada espacio con paneles solares. (Foto: ecoticias.com)

Pero no es el único ejemplo. Algunas instalaciones ya tienen su autonomía energética con tales panelerías y, la verdad, ya no asombra ver hasta un semáforo, aislado, con su propia celda fotovoltaica para alimentarse.

En este país de luces naranjas hoy funcionan 65 parques fotovoltaicos para la obtención de energía solar, los cuales generan más de 152 megavatios, en tanto se construyen otros 18 que, en las córneas, secuestrado el cielo en el cristal, se nos antoja como una piel azul.

Los genios de las ecolámparas

Cuentan que el término ya andaba de lengua en lengua a mediados del siglo XIX, luego de ser reconocido el efecto fotovoltaico, en 1839, por el genio Alexandre-Edmond Becquerel, miembro de una de las dinastías familiares científicas más respetadas de Francia.

No obstante, la primera célula solar no se fabricó hasta 1883. Su creador fue el filósofo estadounidense Charles Fritts, a la postre un gran visionario de varios futuros, quien recubrió una muestra de selenio semiconductor con pan de oro para formar la unión.

Este primitivo dispositivo presentaba una irrisoria eficiencia, pero demostró de forma práctica que sí era posible producir electricidad con luz.

Esta apuesta sostenible, similar a las tejas convencionales, incorpora minipaneles solares en su interior. (Foto: sunnergy.mx)

Esta apuesta sostenible, similar a las tejas convencionales, incorpora minipaneles solares en su interior. (Foto: sunnergy.mx)

Los aportes de otros oráculos proporcionaron la base teórica y práctica del efecto fotoeléctrico, que es el fundamento de la conversión de la energía solar en electricidad. Entonces contribuyeron los estudios, en ese mismo siglo, de un verdadero dream team de la Física: Michael Faraday, James Clerk Maxwell, Nikola Tesla y Heinrich Hertz, sobre inducción electromagnética, fuerzas eléctricas y ondas electromagnéticas.

Y, sobre todo, los trabajos hoy conocidos como “artículos del Annus mirabilis” (“año admirable”, en buen latín), realizados en 1905 por un joven con simpatías socialistas y feministas, un tal Albert Einstein, quien por esos estudios recibió el premio Nobel en 1921.

El principio científico es simple, aunque a primera vista parezca enmarañado. Cuando un semiconductor dopado (es decir, impurificado deliberadamente para cambiar sus propiedades eléctricas) se expone a radiación electromagnética, se desprende del mismo un fotón, que es la partícula portadora de todas las formas de radiación electromagnética (o como le llamara el eminente zurdo Einstein, un “cuanto de luz”).

Entonces el fotón golpea a un electrón (partícula subatómica con una carga eléctrica elemental negativa) y lo arranca, creando un hueco en el átomo. Normalmente, el electrón encuentra de forma rápida otro hueco para volver a llenarlo, y la energía proporcionada por el fotón, por tanto, se disipa en forma de calor.

Por lo visto, la célula fotovoltaica no hace otra cosa que despiadadamente obligar a los electrones y los huecos a avanzar hacia el lado opuesto del material, en lugar de simplemente recombinarse en él. De esta manera se produce una tensión entre las dos partes del material, como ocurre en una pila. Así de simple.

En resumen, una célula solar fotovoltaica es el equivalente de un generador de energía, a la que se le ha colocado un diodo. Solo falta, para que sea práctica, añadirle contactos eléctricos que permitan extraer la energía generada; una capa que proteja la célula, pero que deje pasar la luz; una capa antirreflectante para garantizar la correcta absorción de los fotones; y otros elementos que aumenten la eficiencia de la misma.

Fue el ingeniero estadounidense Russell Ohl, un geniecillo que a los 16 años ya estaba matriculado en la Pennsylvania State University, quien patentó la célula solar moderna en 1946. Sin embargo, la era moderna de esta tecnología no llegó hasta 1954, cuando los estadounidenses Gerald Pearson, Calvin S. Fuller y Daryl Chapin, de Laboratorios Bell, descubrieron de forma accidental que los semiconductores de silicio dopado con ciertas impurezas eran muy sensibles a la luz.

Estos avances contribuyeron a la fabricación de la primera célula solar comercial, mas su costo era tan alto que apenas se usaba en juguetes y otras cosillas.

Hasta que la naciente carrera espacial la rescató del olvido e hizo de esa tecnología su esclava amante para siempre. Así, la primera nave que usó paneles solares fue el satélite estadounidense Vanguard 1, lanzado en marzo de 1958 y, caramba, todavía centellea en órbita.

Auge de infarto

Nada traumatiza más que el espacio exigido por esta tecnología. De ahí que ganen muchos adeptos las estructuras fotovoltaicas flotantes. (Foto: betsolar.es)

Nada traumatiza más que el espacio exigido por esta tecnología. De ahí que ganen muchos adeptos las estructuras fotovoltaicas flotantes. (Foto: betsolar.es)

A pesar de mantenerse la energía solar fotovoltaica en constante estado de innovación, a partir de 2017 se destapó un inusitado auge de infarto, con nuevos avances en la tecnología de paneles solares anunciados casi cada semana. El siguiente año se lució en varios hitos solares relacionados con la eficiencia, almacenamiento de energía, tecnología portátil y de diseño.

Existen, como sabemos, dos tipos principales de tecnología solar: la fotovoltaica (PV) y la energía solar concentrada (CSP). La primera, captura la luz del sol para generar energía eléctrica, mientras la CSP aprovecha el calor y lo utiliza para generar energía térmica que alimenta calentadores o turbinas. Las dos formas se han beneficiado este año con una amplia gama de innovaciones técnicas. Estas son algunas de ellas:

Diseño de piel solar: Para muchos, los paneles solares afean el hogar. Por ello, una revolución estética ha creado productos solar skin (“piel solar”, si no se entiende el inglés) que hacen posible que los paneles coincidan con la apariencia de un techo.

Caminos con energía solar: ¿Qué tal si ponemos a generar electricidad a las carreteras? Pues las aceras (luego será la propia vía) a lo largo de la Ruta 66 –la carretera interestatal histórica de Estados Unidos por donde se perdió el simpático auto de carreras Rayo McQueen–, fueron elegidas como el lugar de prueba para la tecnología de pavimentación con energía solar. Esto permitirá, además, su propia iluminación LED y calefacción térmica para derretir la nieve en invierno.

Dispositivos que funcionan con energía solar: Pequeños paneles solares ahora se pueden coser en la tela de la ropa. Los productos solares portátiles del pasado, como relojes, fueron fabricados con plástico duro. Pero hoy pueden encontrarse en cortinas de ventanas y asientos de automóviles con calefacción.

Baterías solares: Los avances en almacenamiento solar apuntan al uso de la batería de iones de litio recargable, lanzada en 2015, pero la apuesta es por aumentar su eficiencia y, por supuesto, su accesibilidad, pues de momento sigue siendo un producto caro.

Seguidor solar: Los rastreadores solares, que cambian de ángulo para coincidir con la ubicación del disco ardiente al moverse en el cielo, permiten que los paneles maximicen la producción de electricidad. La tecnología no es nueva, pero sí se ha ido incorporando en muchos nuevos productos ofertados.

Utilización de la energía liberada: Este es un novedoso concepto que tiene sin dormir a los investigadores. Ellos buscan capturar y utilizar el calor residual que normalmente emiten los paneles. De lograrse, el costo de la energía solar se desplomaría aún más.

Combustible solar térmico (STF): Sin duda, el gran inconveniente de la energía solar es el almacenamiento sostenible las 24 horas del día. Las ya mencionadas baterías solares son una opción, pero aún no son económicamente viables para la corriente principal. Mejores parecen ser los combustibles termosolares, que en principio trabajarían como las baterías tradicionales, cargando energía en lugar de capturar el calor.

¿Hasta dónde pudiera llegar la tecnología solar fotovoltaica con este paso innovador? Pues lejos. Bien lejos, al menos, del subsuelo petrolero.

También, literalmente, hacia el cielo espeso e ignoto. Hoy los científicos hablan de futuras velas solares para impulsar las naves espaciales que explorarán el Universo. Estas podrían utilizar los fotones del sol o el plasma del viento solar, según decidan sus ingenieros.

Entonces esta tecnología en ciernes dejaría de ser ciencia ficción como ha sido desde principios del siglo XX, cuando febriles escritores imaginaron esta ingeniosa manera de tirar de las barbas de Helios, Inti, Ra, o como quiera que se llame el Padre de la Humanidad.


Toni Pradas

 
Toni Pradas