Los acontecimientos de los últimos años relacionados con el cambio climático, y el encarecimiento imparable de las fuentes convencionales de energía, han conducido a los científicos y a los ingenieros hacia investigaciones intensivas orientadas a mejorar la calidad de las células solares fotovoltaicas y abaratar su costo.
Sin embargo se ha prestado poca atención a determinar cuál es la forma más ventajosa de colocar esas células, las cuales siempre se ubican en una lámina plana sobre un tejado u otras superficies, y a veces se sustentan sobre un soporte móvil que automáticamente se orienta para apuntar los paneles hacia el Sol en su recorrido diario por el cielo.
Ahora, un equipo de investigadores del MIT (Instituto Tecnológico de Massachusetts) ha propuesto un enfoque muy diferente: construir cubos o torres que ubiquen las células solares en configuraciones tridimensionales. Aunque resulte increíble, los resultados de los experimentos realizados con algunas configuraciones revelan, en las estructuras probadas, una producción eléctrica de entre el doble y 20 veces la de un panel plano convencional, a igual área de la superficie de apoyo.
Los mejores niveles de eficiencia se obtuvieron justo en las situaciones donde son más necesarias las innovaciones: en las latitudes alejadas del ecuador, en los meses invernales y en los días más nublados. Los nuevos resultados se basan tanto en modelos digitales como en prototipos reales probados al aire libre.
Estas técnicas podrían convertirse en un componente fundamental de los sistemas futuros de energía solar fotovoltaica.
El equipo de Jeffrey Grossman, Marco Bernardi y Nicola Ferralis usó inicialmente un algoritmo informático para explorar una variedad enorme de posibles configuraciones, y desarrolló un software analítico que puede poner a prueba mediante simulaciones digitales cualquier configuración especificada, bajo una amplia gama de latitudes, estaciones del año y condiciones climáticas. Después, para confirmar las predicciones de su modelo, el equipo construyó y sometió a pruebas durante varias semanas tres configuraciones diferentes de células solares en el tejado de un laboratorio del MIT.
Aunque el costo de una determinada cantidad de energía obtenida por tales paneles tridimensionales excede actualmente al de los paneles planos convencionales, el gasto es parcialmente compensado por un rendimiento muy superior para un mismo espacio de uso, y por una distribución más uniforme de su rendimiento a lo largo del día, al igual que para distintas estaciones del año y frente al oscurecimiento producido por las nubes o las sombras de otros objetos. Estas mejoras hacen que el rendimiento energético sea más predecible y uniforme, lo cual permitiría la conexión con la red de suministro eléctrico sin tener que afrontar tantas dificultades como sucede con los sistemas convencionales.
El fundamento científico de la gran mejora de la eficiencia en estas estructuras solares, que logra una mayor uniformidad ante diferentes situaciones, es que las superficies verticales que se incluyen en estos conjuntos de varios niveles pueden recolectar más luz solar durante los inviernos, las primeras horas de la mañana y las últimas de la tarde, cuando el Sol está más próximo al horizonte.
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