211service.com
Un enfoque más nítido para la energía fotovoltaica
Enfoque suficiente luz solar en una hoja de papel y puede encender un fuego. Enfoca la misma luz solar en una celda solar y puedes generar mucha electricidad. Esa estrategia para aumentar la eficiencia de la energía solar es, como una startup con sede en Palo Alto, CA SolFocus demostró la semana pasada, una de las tendencias más calientes en energías alternativas. SolFocus, que ha obtenido $ 25 millones en financiamiento de capital de riesgo para acelerar el desarrollo de sus concentradores fotovoltaicos, emplea espejos para enfocar la luz solar 500 veces en células solares de alta eficiencia.
Los paneles solares de segunda generación de SolFocus reducen los costos al reducir la cantidad de material fotovoltaico necesario. Emplean espejos de un cuarto de tamaño que enfocan la luz solar en puntos fotovoltaicos de solo un milímetro cuadrado. (Fuente: SolFocus)
La tecnología de concentradores para aumentar la producción de energía solar no es nueva. Pero gracias a la energía fotovoltaica de alta eficiencia y las técnicas de fabricación novedosas que crean mejores células solares, lentes y espejos, los sistemas fotovoltaicos de concentración están entregando más energía a un costo menor.
Al mismo tiempo, el crecimiento de dos dígitos en la demanda de sistemas de energía solar está superando la capacidad de los fabricantes para mantener el ritmo, dada la escasez de silicio para las células solares convencionales y el alto costo del equipo necesario para producirlas (ver Large- Escala, Electricidad Solar Barato).
La tecnología tiene el potencial de reducir los costos porque utiliza una fracción de los materiales semiconductores que convierten la luz en energía en la energía fotovoltaica. La mayor parte del costo está en las lentes o espejos para enfocar la luz y el equipo de seguimiento para mantener el dispositivo apuntando al sol, elementos que son más susceptibles a las economías de escala que la producción de silicio. Viniendo de la industria de los semiconductores, sabía que nunca podríamos aumentar la cantidad de silicio que necesitaríamos para hacer mella en la demanda mundial de energía, dice el cofundador y CEO Gary Conley.
El diseño de SolFocus, por ejemplo, utiliza una milésima parte del material semiconductor por vatio producido que una célula fotovoltaica de silicio convencional. La tecnología utiliza fotovoltaicos compuestos como el germanio y el arseniuro de galio, originalmente diseñados para su uso en satélites, que pueden capturar hasta el 40 por ciento de la energía solar que los golpea, más del doble de la eficiencia de las células de silicio de alta gama.
Pero la mayor parte de la reducción de materiales proviene del concentrador, que, según Conley, se parece al faro de la mayoría de los automóviles modernos. Coloque la celda donde está la bombilla y tendrá nuestro diseño, dice Conley. Los espejos son la clave: un espejo primario que enfoca la luz solar en un espejo más pequeño ubicado arriba, que, a su vez, enfoca la luz en la celda solar.
El diseño actual de primera generación de SolFocus moldea una serie de espejos de 635 centímetros cuadrados en una placa de vidrio. Los espejos secundarios colocados encima de ellos reflejan la luz a través de los orificios de la placa hacia las celdas de alta eficiencia de un centímetro cuadrado que se encuentran debajo.
Un diseño de segunda generación comprime el proceso en un solo bloque de vidrio: la luz que atraviesa la parte superior del bloque se refleja en los espejos primarios con forma de la cara inferior, hasta los espejos secundarios con la forma de la cara superior y de vuelta a un milímetro cuadrado Las células fotovoltaicas aparecieron en el centro de los espejos primarios.
Mientras que los paneles solares de silicio cuestan hoy cerca de $ 3 por vatio para producir, Conley dice que SolFocus fabricará sistemas solares a $ 2 por vatio cuando abra su primera planta concentradora el próximo año; y dice que la producción a escala de gigavatios reducirá el costo por vatio a solo 50 centavos. La segunda generación debería reducir aún más los costos, dice Conley, a tan solo 32 centavos por vatio.
Sin embargo, a pesar de estas afirmaciones optimistas, SolFocus tendrá mucha competencia. Robert McConnell, del Departamento de Energía de EE. UU., Y experto en energía fotovoltaica concentrada, dice que SolFocus no solo debe demostrar su tecnología, sino también superar a un creciente campo de competidores. Tienen al menos tres docenas de competidores, incluidas empresas que tienen muchos más años de desarrollo, dice McConnell.
De hecho, la competencia más dura de SolFocus podría provenir del fabricante fotovoltaico más grande del mundo, Sharp, con sede en Japón, que ha desarrollado un concentrador que utiliza lentes Fresnel, la misma tecnología básica utilizada para amplificar el haz de señal en los faros. El sistema de Sharp emplea una serie de lentes de este tipo en un solo bloque de plástico moldeado por inyección relativamente barato.
McConnell, del DOE, dice que la prueba más crítica para los concentradores será la durabilidad. En el primer período de desarrollo de la concentradora fotovoltaica en las décadas de 1970 y 1980, la tecnología sufrió una serie de desastres, similares a las palas voladoras y las cajas de engranajes rotas que acosaron a los pioneros de la energía eólica. El azufre en el aire erosionó los espejos. El granizo y el viento rompieron los delicados lentes. El polvo atascó los dispositivos de rastreo necesarios para mantener los sistemas enfocados en el sol. Y en el peor de los casos, los sistemas dañados presentaban graves peligros de incendio.
Los dispositivos autónomos de SolFocus deberían ser menos susceptibles a daños y más seguros que sus predecesores, afirma Conley. Sin embargo, están apuntando a grandes plantas de energía solar basadas en el campo para sus primeros despliegues y dejando el mercado comercial de azoteas más lucrativo para más adelante.