Puertollano y su centro de tecnología solar de concentración

La noticia apareció el pasado día 14 en Energías Renovables pero hoy la he visto yo... y como tengo fiesta os paso el aviso:

"Puertollano albergará un centro pionero mundial en tecnología solar de concentración "

Como comentan en el artículo, uno de los problemas de la energía solar fotovoltaica es el bajo rendimiento, que no supera el 14%. Esto quiere decir que, para grandes instalaciones, sale más eficiente captar la energía solar en forma térmica, calentar un fluido (generalmente agua) y hacer un ciclo termodinámico (radiación-> calor -> movimiento -> electricidad), con las pérdidas energéticas aplicables a cada uno de esos pasos, que utilizar la conversión directa con el efecto fotoeléctrico .

Hay una limitación importante en el efecto fotoeléctrico que se entiende fácilmente si se conoce cómo funciona este efecto: Hay algunos materiales (los semiconductores ) que tienen la peculiaridad de que si les llega luz (en realidad, una onda electromagnética, es decir, un fotón) con una energía adecuada, hacen saltar un electrón desde una banda (llamada de valencia) a otra banda (llamada de conducción). Este electrón se puede "utilizar" si se disponen los elementos auxiliares adecuadamente (no me voy a meter en ello) y por lo tanto, tenemos generado energía eléctrica a partir de la luz solar.

 

Da la casualidad que es muy importante lo de "luz con una energía adecuada". La radiación solar es una suma de ondas electromágnéticas con muchas longitudes de onda (fotones con muchos tipos de energía). Es lo que se llama "espectro electromagnético de la radiación solar". Por las peculiaridades de la radiacion electromagnética, los fotones que no tienen energía suficiente para hacer saltar a los electrónes, no sirven para nada. Sólo se convierten en calor. Y no, no es posible sumar dos fotones de poca energía para hacer uno de energía mayor. Por otro lado, los fotones que tienen energía mayor, no se aprovechan al completo... la energía sobrante se vuelve a emitir en forma de otro fotón de menor energía.

Y la pregunta es ¿cuál es esa energía? Tengo que reconocer que no me la sé de memoria, pero depende del material que se utilice (el de los paneles comerciales es silicio). Así que ya hay que conjugar dos aspectos... los materiales más adecuados para el rendimiento con los materiales más adecuados para los precios. Os había hablado del 14% de rendimiento, pero creo que los paneles fotovoltaicos que utilizan las estaciones espaciales tienen un rendimiento mucho mayor... superior al 20%. ¿por qué?... cuanto más peso lancen, más cara les sale la expedición y les sale más rentable ir a elementos (normalemente, mezclas de elementos) que son más caros pero que resultan por kg, más eficientes.

Hay varias formas de mejorar el rendimiento:

- La primera, ir a elementos más eficientes (que seguro que serán más caros).

- La segunda, ira a combinaciones de elementos (que también son más caros). De esta forma, hay dos o más tipos de energías que se pueden utilizar.

- Una tercera forma, más rudimentaria es la concentración de la radiación. Si el panel es lo más caro, utilicemos un sistema más barato que el propio panel, que concentre la luz y la dirija a el panel. En el fondo, sería sacar el mismo rendimiento por m² de espacio ocupado, pero aumentar el rendimiento por m² de panel solar.

Creo que en Puertollano van a hacer una mezcla de todo. Ya que los materiales que mejoran los rendimientos por la primera y segunda forma son muy caros, reduciremos el precio desarrollando sistemas de concentración (tercer punto). De esa forma, conseguiremos un rendimento por m^₂ de espacio ocupado mucho mayor... ¿también por habrá una mejora de kwh generado/€? Este es el objetivo.

Esperemos que sí. Por mi parte, yo ya he sufrido en mis carnes uno de los efectos de la concentración. Los paneles fotovoltaicos son unos elementos muy delicados, estamos hablando caso de nanotecnología. Si concentras mucha radiación, la energía que no es transformada en electricidad, al convertirse en calor, puede elevar la temperatura del panel demasiado y destrozar conexionados. Yo me cargué así un cargador de pilas solares y os advierto que la tecnología de concentración que utilicé no era el último grito: un serie de paneles de cartón forrados con papel de aluminio, con los que, estimo, triplicaba la radiación solar que recibía el panel. Creo que en vez de "espejos", la tecnología se dirige a obtener la concentración mediante lentes.

Seguro que hay muchos de los que me leen que saben mucho más que yo sobre electrónica, así que no me extenderé. El enlace y la "pequeña" explicación está dada.