Se simulan tres nuevas formas de módulos fotovoltaicos -piramidales, hexagonales y cónicos- para estudiar su eficiencia y comportamiento térmico en combinación con un sistema de refrigeración por flujo de aire forzado.
¿Y si la fotovoltaica cambiara de forma? ¿Qué pasaría si los módulos planos tradicionales se sustituyeran por paneles solares de forma cónica o piramidal?
Por ahora, la idea sigue sobre el papel, pero un grupo de científicos internacionales ha estudiado algunos modelos nuevos para evaluar el rendimiento y las prestaciones térmicas.
La investigación, publicada en Case Studies in Thermal Engineering, pretende avanzar en la tecnología fotovoltaica investigando formas y estructuras innovadoras.
Las células y los módulos solares están ocupando una parte cada vez mayor del mercado energético, pero aún quedan muchos aspectos técnicos por optimizar.
Uno de ellos es la eficacia de la conversión de la luz en electricidad. Uno de los parámetros que influyen es la temperatura de la parte trasera del panel fotovoltaico. Cada grado centígrado de aumento de este nivel puede suponer una pérdida de eficiencia del 0,5%.
A lo largo de los años, la investigación en el sector ha estudiado y desarrollado diversos sistemas activos y pasivos de refrigeración de las células. Entre ellos se encuentran los mecanismos de refrigeración por convección que usan agua, aire o una mezcla de refrigerantes.
A partir de los últimos estudios realizados en este sentido, un equipo internacional de investigación -dirigido por el ingeniero Hamdi Ayed, de la Universidad Rey Khalid- ha propuesto nuevos conceptos.
En detalle, el grupo simuló y comparó el rendimiento de la refrigeración por flujo de aire forzado en nuevos paneles solares cónicos, piramidales y hexagonales.
“Estas nuevas formas“, se lee en la publicación, “pueden utilizarse ampliamente en zonas domésticas (carreteras y parques solares) sin necesidad de sistemas de seguimiento solar […]” Las hipótesis aplicables al presente estudio son para zonas cercanas al ecuador y para las horas centrales del día, lo que da lugar a una luz solar relativamente homogénea en todas las superficies laterales.
En la configuración propuesta, el aire entra en los módulos a través de una abertura en su parte inferior y el flujo de calor sale a través de un agujero en su parte superior.
El equipo evaluó el rendimiento térmico mediante un software CFD de código abierto, un programa de simulación de dinámica de fluidos computacional.
Los resultados muestran que los paneles solares cónicos funcionan mejor que otras geometrías, con una desviación de más de 10°C respecto al panel piramidal. Además, se comprobó que la eficiencia del módulo cónico era hasta un 8,4% superior a la de otras formas.
El fabricante alemán Autarq vende sus tejas solares a un precio que oscila entre los 25 y los 30 euros por pieza. Afirma que un sistema fotovoltaico construido con sus tejas puede cubrir alrededor del 70% de las necesidades de un hogar convencional alemán.
El fabricante solar alemán Autarq ha anunciado que aumentará la capacidad de su planta de fabricación de tejas solares en la ciudad de Prenzlau, al este de Alemania, donde la producción comenzó en 2018.
La empresa informa que sus productos ya se han usado en 205 tejados en Alemania.
“Los proyectos varían en tamaño de 5 a 8 kW”
El precio para los clientes oscila entre 25 y 30 euros por teja. Según Autarq, un tejado que incorpore sus tejas solares monocristalinas puede cubrir hasta el 70% de las necesidades de electricidad de una vivienda unifamiliar.
Cada teja tiene una potencia de 10 a 12,5 W, según el tamaño, y una densidad de potencia de 127-135 W por metro cuadrado.
Según la empresa, una instalación de 5 kW requeriría aproximadamente 500 tejas para una superficie total de unos 40 m².
Visualmente, las tejas fotovoltaicas apenas se distinguen de las tejas originales. Tampoco hay diferencias de peso, por lo que la estática del tejado no se ve afectada, según el fabricante.
La empresa también afirma que la teja y la unidad fotovoltaica están conectadas formando un componente robusto, de modo que se conservan el flujo de agua y la estanqueidad de los tejados. Los cables y los contactos de los enchufes están situados bajo el revestimiento del tejado y, por tanto, están protegidos contra los efectos de la intemperie.
Autarq también especifica que un sistema fotovoltaico construido con su teja es insensible al sombreado debido a la conexión paralela.
Las claraboyas, las chimeneas, los conductos de ventilación o las antenas tampoco influyen en la instalación y el funcionamiento eficaz de los sistemas.
Tesla Solar Inverter completa el sistema solar doméstico Tesla, convirtiendo la energía de CC de energía solar a CA para el consumo doméstico. La reconocida experiencia de Tesla en electrónica de potencia se ha combinado con sólidas características de seguridad y un sencillo proceso de instalación para producir un inversor solar excepcional que es compatible tanto con Solar Roof como con paneles solares tradicionales. Una vez instalados, los propietarios utilizan la aplicación Tesla para administrar su sistema solar y monitorear el consumo de energía, lo que resulta en una experiencia de ecosistema verdaderamente única.
Características clave
Construido sobre la tecnología Powerwall 2 para una eficiencia y fiabilidad excepcionales
Conectividad Wi-Fi, Ethernet y celular con actualizaciones por aire
Diseñado para integrarse con tesla Powerwall y tesla aplicación
Un proyecto de investigación europeo pretende mejorar el rendimiento de los CZTS fotovoltaicos flexibles. La iniciativa europea pretende aumentar la eficiencia de los módulos fotovoltaicos de kesterita al 16%.
En los últimos años ha aparecido un nuevo y prometedor semiconductor en la industria fotovoltaica. Se trata de la kesterita, un mineral basado en elementos comunes como el cobre, el zinc, el estaño y el azufre (a menudo abreviado como CZTS).
Este compuesto es capaz de absorber la radiación solar mejor que el silicio, lo que da lugar a células extremadamente finas.
La tecnología es relativamente nueva y no es de extrañar que la industria siga trabajando en su eficiencia. De hecho, hasta la fecha, su valor más alto es el 12,6% con una unidad en CZTS/Se.
Para acelerar la llegada al mercado de los futuros módulos fotovoltaicos de kesterita, ha nacido el proyecto europeo CUSTOM-ART.
La iniciativa reúne la experiencia de 15 socios entre empresas e instituciones científicas. CUSTOM-ART tiene un claro objetivo: desarrollar una tecnología de capa fina basada en CZTS para aplicaciones complejas en el sector de la arquitectura y el diseño urbano.
El proyecto pretende llevar la eficiencia de conversión al 20% en el caso de las células y al 16% en el de los módulos, ampliar la vida útil a 35 años y rebajar el coste de producción a 75 euros por metro cuadrado.
Estos tres objetivos permitiría llevar el llamado Nivel de Preparación Tecnológica -el índice de madurez tecnológica- del actual nivel 4,5 al 7 (en una escala de 0 a 9).
Objetivo: integración perfecta.
El grupo desarrollará módulos fotovoltaicos en kerestita flexible tanto opacos como semitransparentes, para ampliar las posibilidades de integración arquitectónica.
La posibilidad de depositar estos materiales sobre el plástico o el acero, los convierte en “un producto ideal para sustituir elementos pasivos en la arquitectura, la movilidad y el mobiliario urbano“. Y contribuye “a la realización de edificios de energía casi nula y distritos de energía neta nula“.
A nivel operativo, los investigadores tienen varios objetivos concretos, entre ellos la optimización del material de base mediante cambios en su composición química, introducción de elementos alcalinos y mejora de las técnicas de síntesis; exploración de nuevos materiales para la realización del contacto delantero y trasero de la célula de kesterita; estudio de los mecanismos de degradación de los dispositivos sometidos a pruebas de esfuerzo; participación en la construcción e interpretación de un Análisis del Ciclo de Vida que incluya el proceso de fabricación, la recuperación o eliminación del material y un análisis de costes para identificar el impacto económico de las distintas soluciones desarrolladas; apoyo a la difusión de los resultados del proyecto y a la elaboración del plan de explotación de los mismos para aprovechar el know-how generado.
