NeoFronteras

Desarrollan un sistema de refrigeración de energía solar fotovoltaica que usa el agua que el propio sistema ha condensado durante la noche.

Si queremos conseguir un buen récord de rendimiento en energía solar fotovoltaico lo ideal es que lo intentemos en un día soleado y frío.

La razón para ello es que el rendimiento baja según sube la temperatura del panel. La típica célula fotovoltaica de silicio tiene un rendimiento máximo de un 20%, pero cuando la temperatura del mismo sube por encima de 25 grados centígrados el rendimiento baja.

El problema es que cuando se tiene un 20% de rendimiento significa que se pierde un 80% y de ese 80% gran parte se invierte en calor y ese calor calienta el dispositivo. Si además se tiene muchas horas insolación, como ocurre en verano, o se instalan en climas desérticos, se tiene asegurado su recalentamiento, generalmente hasta los 40 grados.

En todo el mundo hay instalados 600 gigavatios de energía solar fotovoltaica, lo que significa un 3% de la energía eléctrica global, y se espera que se multiplique por 5 en los próximo diez años. En un campo en el que pelea por conseguir un mejora de un 0,1%, conseguir un 1% es todo un éxito. Es por esta razón por la que se ha pensando en refrigerar los dispositivos fotovoltaicos.

Se han llegado a instalar sistema de refrigeración por agua que funcionan muy bien y que merecen la pena, pero cuando las instalaciones fotovoltaicas se ponen en climas desérticos, entre otras cosas porque hay menos nubes, conseguir y administrar esa agua es algo muy demandante o incluso absurdo. Además, la complejidad del sistema aumenta mucho.

Desde hace unos años se investiga en sistemas para recolectar agua de la humedad ambiental basados en materiales especiales que condensan la humedad ambiental hasta conseguir agua. Jun Zhou (Universidad de Ciencia y Tecnología de Huazhong) y su equipo han tenido la idea de usar un sistema de este tipo para refrigerar paneles fotovoltaicos. La idea es que ellos mismos «suden» agua durante el día para que su evaporación refrigere el panel y que este recolecte el agua necesario para ello durante la noche cuando la atmósfera es más fresca y húmeda. Al parecer el sistema es elegante y efectivo.

Entre los materiales que se suelen emplear en este tipo de sistema de captura de agua está el uso de ciertos geles que son una mezcla de nanotubos embebidos en un polímero. Unas sales de cloruro cálcico fuerzan la condensación de vapor en gotitas que el gel almacena. Cuando el calor aumenta durante el día el gel libera el vapor de agua. Al estar cubierto por un plástico transparente el vapor liberado es atrapado y se condensa otra vez en agua y va a un depósito.

Estos investigadores pensaron que podían usar el agua condensada de este modo para refrigerar los paneles solares. Así que pegaron un capa de gel de 1 cm en la parte trasera de unos paneles solares de silicio. La idea era que durante el día extrajeran calor del panel al evaporar el agua contenida en esa capa acumulada de la noche anterior. Es el mismo mecanismo que los humanos usamos al sudar o el botijo para refrescar el agua que contiene.

También han calculado la cantidad de gel necesaria para esta labor de refrigeración. En un desierto en el que la humedad relativa del aire no supera el 35% se necesita 1 kilogramo por metro cuadrado de panel, mientras en climas húmedos, tal que con un 80% de humedad, sólo se requiere 0,3 kilogramos por metro cuadrado.

El resultado es muy bueno. Según los experimentos realizados, la temperatura del panel baja unos 10 grados con este sistema y se genera entre un 15% y un 19% más de electricidad

Pero no es prefecto, el gel se puede deteriorar con la lluvia, pese a que está bajo el panel solar. Aunque sería posible fabricar geles más resistentes. Algo en lo que ya están trabajando.
Otra posibilidad es usar el agua usada para refrigerar y recondensarla de nuevo y así usarla en la limpieza del polvo sobre el panel, lo que resolvería el problema de la reducción de rendimiento por acumulación de polvo sobre los paneles. También se podría usar esta agua para usos humanos en regiones áridas en donde escasea.

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Fuentes y referencias:
Artículo original.
Foto cabecera: por Rob Baxter, vía Flickr.