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Solar

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Nuevas Tecnologías en Sector Fotovoltaico

Se va a construir una planta piloto de energía solar de concentración, con un nuevo tipo de diseño que permite al sistema operar a una temperatura más elevada que la de los sistemas tradicionales. Los Laboratorios Nacionales estadounidenses de Sandia http://www.sandia.gov (SNL) trabajan en el perfeccionamiento de esta tecnología. A grandes rasgos, los sistemas de esta clase utilizan espejos para reflejar y concentrar la luz solar sobre un receptor en una torre. El calor de la luz solar concentrada es absorbido ya sea por un líquido, un gas o un sólido, y almacenado o usado inmediatamente en un intercambiador de calor para generar electricidad. Este tipo de energía solar, la de concentración, es atractiva porque puede suministrar energía renovable, incluso cuando no brilla el Sol, sin usar baterías para el almacenamiento de la misma.

Los actuales sistemas de energía solar de concentración pueden calentar una sustancia hasta 565 grados centígrados. El objetivo de éste nuevo proyecto es alcanzar temperaturas mayores de 700 grados centígrados, que impulsarían la eficiencia y reducirían el costo de la electricidad generada mediante el sistema de energía solar de concentración.

Los Laboratorios Nacionales estadounidenses de Sandia encabezan uno de los tres equipos seleccionados por la Oficina de Tecnologías de Energía Solar del Departamento de Energía del gobierno estadounidense para competir en la construcción de un sistema de energía solar de concentración con alta temperatura equipado con un sistema eficaz de almacenamiento de calor. El diseño propuesto por los Laboratorios de Sandia utiliza partículas cerámicas parecidas a la arena para absorber y almacenar el calor de la luz solar concentrada. Esta institución ya ha desarrollado el primer receptor del mundo de partículas descendentes de alta temperatura, y esta investigación mejorará e integrará ese sistema en una central piloto completa.

«Hemos demostrado un prototipo para partículas descendentes en continua circulación, y ahora estamos añadiendo seis horas de almacenamiento, un intercambiador de calor de 1 MegaWatt y un elevador de partículas, para demostrar el sistema térmico completo», explica Cliff Ho, ingeniero principal del proyecto en Sandia. «Creemos que las partículas son la mejor opción para alcanzar mayores temperaturas en ciclos de energía avanzados. Las partículas son baratas, duraderas y no corrosivas. Pueden ser almacenadas directamente y alcanzar temperaturas de más de 1.000 grados centígrados».

Durante la primera fase del proyecto de dos años, los Laboratorios de Sandía concretarán el diseño exacto de los componentes esenciales de la planta piloto que proponen, los evaluarán y  trabajarán para mitigar los riesgos asociados con las partículas descendentes y la tecnología de energía solar de concentración, el equipo de Ho se centrará en minimizar las pérdidas de calor y de partículas del receptor y en identificar diseños adecuados para el almacenamiento de partículas y para el intercambiador de calor entre las partículas y el fluido de trabajo, todo lo cual funcionará en una central energética a gran escala.

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En un estudio llevado a cabo en el Reino Unido, se calculó que se podrían reducir en más de un 60 por ciento los costos energéticos si los hogares fueran diseñados para generar, almacenar y liberar su propia energía solar.

El concepto ya ha sido demostrado y está operando con éxito en un edificio de la ciudad británica de Swansea: la primera aula con sobreproducción energética del Reino Unido. Combina un tejado solar integrado y un almacenamiento en baterías de la energía excedente, con la recolección directa del calor solar procedente de las paredes orientadas hacia el sur (útil para funciones en las que se pueda usar directamente el calor, como por ejemplo para suministro de agua caliente). A lo largo de 6 meses de funcionamiento, esta aula ha generado más energía que la que ha consumido.

En el estudio se ha analizado qué ocurriría si se dotara a cada hogar de una instalación equivalente, y cuáles serían las consecuencias económicas y energéticas que ello podría suponer para el Reino Unido. El Centro de Innovación y Conocimiento SPECIFIC, dependiente de la Universidad de Swansea, diseñó y construyó el aula energéticamente autosuficiente.

El informe no solo muestra que los hogares con estas tecnologías podrían ver una reducción del 60 por ciento en los costos energéticos domésticos, sino que además la construcción de 1 millón de casas como ésta tendría una notable influencia benéfica en el ámbito medioambiental, con una reducción de las emisiones de dióxido de carbono en casi 80 millones de toneladas a lo largo de 40 años.

Además, reduciría la carga de la demanda de electricidad que soporta la red eléctrica, de un modo equivalente a la incorporación de una gran central eléctrica a la red.

Hasta ahora existen tres tipos de celdas solares: las de primera, segunda y tercera generación. Esta última, a diferencia de las tradicionales, no utiliza silicio monocristalino y policristalino, o arseniuro de galio, sino dióxido de titanio con colorantes sensibles a la radiación solar.

Las celdas solares de tercera generación imitan el proceso de fotosinteis de las plantas y aprovechan mejor la radiación solar. El Centro Mexicano de Innovación en Energía Solar (Cemie-Sol) junto a un grupo de investigadores de diferentes instituciones del país inició el desarrollo de celdas solares de tercera generación que imitan el proceso de la fotosíntesis para la obtención de energía eléctrica.Las celdas solares son dispositivos que convierten la luz del sol en energía eléctrica por medio de uniones de materiales semiconductores, a través de las cuales se genera una corriente eléctrica.

Las celdas solares de tercera generación a diferencia de las tradicionales, no utilizan silicio monocristalino y policristalino, o arseniuro de galio, sino dióxido de titanio con colorantes sensibles a la radiación solar. Antonio Jiménez  uno de los investigador del Instituto de Energías Renovables (IER) de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM) y responsable del proyecto, recordó que la clorofila en las plantas es la encargada de absorber la luz del sol para que la fotosíntesis pueda llevarse a cabo, un proceso que culmina con la transformación de la energía luminosa en energía química.

Antonio Esteban Jiménez González, investigador del Instituto de Energías Renovables (IER) de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM) y responsable del proyecto.

Antonio Esteban Jiménez González, investigador del Instituto de Energías Renovables (IER) de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM) y responsable del proyecto.

El especialista en Física del Estado Sólido agregó que en la clorofila de una planta se realizan reacciones fotoquímicas para formar la molécula de la glucosa (el alimento de las plantas).“Cuando las plantas absorben la radiación solar se generan transiciones electrónicas del estado base de la molécula hacia estados de mayor energía (estados excitados), a partir de los cuales los electrones se transportan hacia la superficie y, posteriormente, hacia los electrodos de la celda donde son colectados. Los lugares vacantes (huecos) en la molécula excitada se comportan como cargas positivas. Después extraemos la carga eléctrica que generó el colorante. En una celda solar se aprovecha la generación tanto de cargas negativas como positivas. Aprendemos de la naturaleza que los colorantes en una planta absorben la radiación solar y que después la transforman en energía química. En una célula solar se absorbe la radiación y se transforma en energía eléctrica”, indicó. Así, emulando el proceso de la fotosíntesis, los investigadores utilizan nanopartículas del semiconductor de dióxido de titanio (TiO2) que al ser teñidas con colorantes naturales o artificiales, estos absorben la luz y generan un electrón en el estado excitado de la molécula, el cual migra hacia los niveles de conducción del semiconductor.

El proyecto con duración a cuatro años se encuentra en la fase final de la segunda etapa, cuyas actividades están abocadas a analizar las propiedades cristalinas, ópticas y cuánticas de los componentes de la celda solar sensibilizada, así como estudiar la correlación entre la radiación solar y el transporte de carga eléctrica. De acuerdo con el especialista, se espera que estas células solares alcancen 10 por ciento de eficiencia a nivel laboratorio.

«Los avances que tenemos son muy prometedores. No dudo que podamos cumplir nuestras metas al final de cuatro años. Cada vez hay nuevos conocimientos, nuevos materiales, y día a día se innova en tecnologías de tercera generación», señaló.celdas-solares-3ra-generacion

A decir del doctor Jiménez González, los avances en el desarrollo de celdas solares de primera y segunda generación con más de cuarenta años de investigación son apenas de 21 (material semiconductor compuesto de cobre, indio, galio, selenio y telururo de cadmio) y 25 por ciento (silicio cristalino) aproximadamente, a nivel laboratorio.

En este contexto, las tecnologías de tercera generación han comenzado a crecer de manera importante en tan poco tiempo, pues constantemente se generan nuevas metodologías, nuevos materiales y nuevas alternativas para su desarrollo.

Jiménez González destacó la importancia de generar recursos humanos especializados en el desarrollo de celdas solares, situación que permitirá crear más proyectos de investigación y tecnológicos para el sector de las energías limpias del país.

Además del IER, el proyecto involucra la participación de investigadores de seis instituciones: el Centro de investigación y de Estudios Avanzados (Cinvestav) del Instituto Politécnico Nacional (IPN), la Benemérita Universidad Autónoma de Puebla (BUAP), el Centro de Investigaciones en Óptica (CIO), la Escuela Nacional de Estudios Superiores de la UNAM, la Universidad Autónoma del Estado de Morelos (UAEM) y la Universidad de Sonora (Unison).

 

NO importa si es de noche o de dia, la energia solar puede ser aprovechada, ya existe la tecnología y ya está en construcción la primera planta solar de America Latina que suministrará energía las 24 horas.

Teniendo en cuenta los precios crecientes e inestables de los combustibles fósiles, la energía solar con almacenamiento no solo tiene sentido desde el punto de vista ambiental: tiene sentido desde el punto de vista económico para Chile y todos los paises del continente.

SolarReserve, líder de la industria en soluciones de energía solar y tecnología avanzada termosolar, anunció la expansión de sus actividades en Chile.

800 MW de energía solar, termosolar y fotovoltaica tendrá la primera planta solar en Chile que suministrará energía las 24 horas del día.

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Utilizando la tecnología patentada de almacenamiento de energía térmica solar de SolarReserve, Copiapó Solar será la primera instalación de su tipo en Chile y la mayor central de energía solar en el mundo que puede suministrar energía en base, las 24 horas del día, confiable, limpia y no intermitente.

La tecnología del proyecto estará basada en el exitoso proyecto termosolar Crescent Dunes de SolarReserve en los Estados Unidos, cuya construcción ya se ha terminado y actualmente está en la fase de puesta en marcha.

El proyecto Copiapó Solar, en etapa final de desarrollo, estará compuesto por 2 torres de concentración con almacenamiento de energía, combinado con una central de energía solar fotovoltaica (PV). Este concepto de hibridación maximizará la producción de la central, entregando más de 1.700 GWh al año, con un precio de la energía altamente competitivo.

La central producirá hasta 260 MW de potencia firme en base, lo cual es crítico para el sector minero, operando con un elevado factor de capacidad y un porcentaje de disponibilidad igual a los de las centrales térmicas operadas con carbón.

FUente: REVE

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