Tecnología de concentración manejable (2)

En el primer post de esta serie comentaba la tecnología de la compañía solfocus. Han renovado su web con lo cual se han perdido los enlaces a las fotografías. El concepto es el que se muestra en la figura.
Cada unidad contiene una pequeña célula de alta eficiencia que recoge la luz que incide en la pequeña concha. Estas unidades se agrupan en paneles como se muestra en la siguiente figura:

Esta figura es una composición en la cual se ven los módulos en el seguidor y una ampliación del módulo.

Esta tecnología no es exclusiva de esta compañía sino que también hay empresas españolas que siguen con esta estrategia. La primera es isofotón, que recientemente instaló un panel de este tipo en el complejo presidencial de La Moncloa.

 

Sobre esta tecnología nos habló el Dr. José Luis Álvarez de Isofotón, en las VI Jornadas Abulenses de Energías Renovables. A continuación  pongo varias fotografías extraídas de su ponencia. La primera es un seguidor con módulos de este tipo instalado en la fábrica de Málaga:

En estas se ven en detalle el módulo y la unidad que contiene la célula de alta eficiencia y alta concentración.

Otra empresa española es guascor-fotón, que se basa en tecnología americana para sus seguidores  solares. En su web se pueden ver fotografías de los mismos (muy parecidos a los de isofotón y 
solfocus) y la siguiente comparativa de rendimiento:

Tiene toda la pinta de comparar este sistema con un sistema convencional fijo. Lo mejor sería
 compararlo con un seguidor convencional.
En todo caso, mis dudas están en la robustez de la estructura, que tiene que soportar unos paneles más pesados que los de silicio convencional. Y también el problema de la necesidad de utilizar un seguimiento bastante preciso.
En todo caso, lo interesante es que haya empresas españolas que desarrollen alternativas a la tecnología convencional.

Visita al parque eólico "Monte de las Navas"

El viernes 15 de junio, dentro de las actividades enmarcadas en el "día europeo del viento", realizamos una visita a este parque eólico situado en Las Navas del Marqués, Ávila. Fuimos atendidos por el responsable de explotación del parque, Rafael Garcia Fernandez, de Endesa Cogeneracion y Renovables a quien quiero expresar mi agradecimiento por su buena disposición y explicaciones acerca del parque.



Este parque consta de 74 máquinas de 660kW de potencia nominal. Se trata de máquinas "pequeñas" ya que, pese a que la góndola está a casi 50 metros sobre el terreno, ahora mismo ya no se fabrican menores de 850kW. El parque se encuentra en la cuerda de la montaña, a unos 1500m de altitud sobre el nivel del mar. Los inviernos aquí son duros y el acceso al parque es difícil con el hielo y la nieve. Como nota importante para quien se quiera acercar a un parque que esté sometido a inviernos duros: cuidado con el hielo que cae de las palas de los aerogeneradores. Nos comentaba Rafael que este invierno pasado les cayó un trozo de hielo sobre el parabrisas del coche en el que circulaban por el parque, con gran peligro. También nos comentaba que la gente externa al parque solía aparcar junto a los aerogeneradores, con el peligro de que les cayera hielo a los coches o peor, a las personas.



Estos aerogeneradores son del tipo "paso fijo" que significa que las palas no pueden girar en torno a su eje para variar el apoyo aerodinámico. Para frenar el aerogenerador disponen de un sistema hidraúlico que provoca que la punta de la pala se despliegue, girándose 90º respecto de la parte principal de la pala y provocando el frenado de la misma y del aerogenerador en su conjunto. Porque sirva de comparación y para apreciar el tamaño real de los aerogeneradores, decir que vimos una punta de pala en el taller y tenía la altura de dos personas.

Respecto al "día a día" del parque señalar que son necesarias unas labores de mantenimiento bastante intensas por lo que dan trabajo a varias personas. Señalo esto porque este tipo de parques tienen bastantes detractores y sí que es verdad que se genera empleo con los mismos, no solo durante la instalación del parque sino, lo que es más importante, durante la explotación del mismo.

Tecnología fotovoltaica de concentración "manejable"

Dentro de la tecnología fotovoltaica básicamente hay dos maneras de plantear la conversión:
La primera es la aproximación convencional que consiste en exponer las células fotovoltaicas a la radiación solar de manera directa en soportes fijos o con algún método de seguimiento solar que permita recoger más radiación solar. El inconveniente es que se necesita un área de células fotovoltaicas muy grande con el coste que supone. Los rendimientos de las células disponibles comercialmente están en torno al 15%, ligeramente superior para las de Si monocristalino y ligeramente inferior para las de Si policristalino. La siguiente generación de estos tipos de células seguramente tendrá unos rendimientos en torno al 20%.
La segunda es la que utiliza la concentración de la luz solar en células de alto rendimiento. En la actualidad los rendimientos de estas células están ya en el 40% (ver post anterior). El problema lógicamente es el precio, ya que estas células son mucho más costosas. La solución es hacer llegar a la célula más radiación que la solar directa mediante lentes o espejos. Esta solución permite concentrar la radiación recogida en un área extensa sobre un área pequeña que es donde se sitúan las células. De esta manera se consigue que sean necesarias pocas células (que son muy costosas) utilizando reflectores o lentes que son relativamente poco costosas. Las concentraciones máximas a las cuales se trabaja son del orden de hasta 1000x.
La tecnología de concentración se utiliza básicamente en instalaciones experimentales y en centrales propiedad de grandes corporaciones debido a su complejidad. La innovación que propone la compañía Solfocus es trasladar la concentración a nivel de módulo.

La figura muestra el concepto de módulo, el cual consta de una serie de receptáculos similares a los faros de los automóviles que recogen la luz y la concentran sobre una superficie muy pequeña en la cual se sitúa la célula. La información que proporciona el fabricante es que son capaces de trabajar con una concentración de 500x y un rendimiento del 40%. La tecnología de fabricación es similar a la de los faros de los automóviles y la cara iluminada es de vidrio.

Lógicamente son módulos para utilizar con seguimiento pero aceptan ángulos de incidencia dentro de un rango amplio.
El concepto de cada célula es el siguiente: la luz incide y se refleja en el espejo inferior para volver a reflejarse en el superior de modo que alcance la célula fotovoltaica.



Esta es la primera generación y ya presentan una segunda generación en la cual tratan de hacer un sistema más compacto mediante un sistema monobloque de vidrio en el cual van integradas las células fotovoltaicas.



Según indican, la eficiencia del módulo es del 26%, lo cual no está nada mal. Si funciona correctamente, es duradero y el precio es competitivo pues seguramente puedan hacerse con su hueco en el mercado. En la figura de la izquierda se muestra el prototipo de la 2ª generación y en la de la derecha una comparación entre los elementos de ambas generaciones.

Aerogeneradores "invisibles"

En el MIT (Instituto Tecnológico de Massachusetts) han desarrollado un nuevo concepto de aerogeneradores con un menor impacto visual. El tema no es trivial pues recientemente algún parque eólico en la comunidad autónoma de Castilla y León no ha superado los trámites de impacto ambiental debido al impacto visual que supondría. Incluso se está pensando en pintarlos de algún color que los camufle entre el paisaje en lugar del blanco a que nos tienen acostumbrados y que los hace resaltar sobre las montañas.
Estos aerogeneradores son "invisibles" simplemente porque se ubicarían lejos de la costa, a unos 100km. Estarían sometidos a vientos fuertes y constantes, con lo cual el rendimiento sería bueno. De hecho, se piensa que la producción de energía sería el doble que en un parque marino convencional. Además, los aerogeneradores serían de gran potencia (5MW).

El problema es que a esa distancia de la costa la profundidad del fondo marino es suficientemente grande para que no sea viable asentar la torre sobre el fondo. Por tanto, los aerogeneradores deben ser flotantes y estarán sujetos con amarras al fondo.
El diseño está basado en la experiencia da las plataformas petrolíferas y tendría una torre de 90m de altura con un diámetro de palas de 140m. Todo está calculado para que las palas siempre estén por encima de las crestas de las olas, aun en las condiciones más adversas.

Noticia original en la página del MIT
Página personal del Dr. Paul D. Sclavounos
Traducción de la noticia original en amazings.com

Viabilidad global de la Energía Solar

¿Es la energía solar suficiente para satisfacer la demanda mundial de energía?
Asumiendo unicamente la producción de electricidad mediante tecnología fotovoltaica con un rendimiento del 10% sería necesaria la superficie que se indica sobre el mapa de Australia en color anaranjado. Si el rendimiento fuera del 100% solo se necesitaría una superficie equivalente al cuadrado rojo. Se cubriría TODA la demanda, incluyendo calentamiento, iluminación y transporte. Fuente: electrosolar


En la actualidad las células fotovoltaicas comerciales alcanzan rendimientos cercanos al 20% y los prototipos de laboratorio están en torno al 40%, con lo cual es realista pensar en que una parte importante de nuestras necesidades energéticas pueden cubrirse con esta fuente de energía. Simplemente pensemos que solo con cubrir los tejados de nuestras casas con paneles solares tendríamos energía suficiente aun en paises poco soleados como el Reino Unido.

Novedades sobre los incentivos a las renovables en España

Aparece hoy más información acerca de la "temida" reforma de los incentivos a las energías renovables. Los rumores especulaban con una reducción del 25% en los incentivos a la fotovoltaica, lo cual enfriaría sensiblemente el tema, que a todas luces se ha recalentado. Debido al reciente cambio ministerial, la reordenación del sector y el movimiento de asesores presidenciales, parece que se va a dar carpetazo al asunto lo cual hará que los inversores en energías renovables estén mucho más tranquilos (y contentos, por supuesto). Lo que no tenía ningún sentido es que si aun con las fuertes subvenciones existentes no se prevé que se cumpla el Plan de Energías Renovables, si se reducen las mismas, aún peor. Al fin y al cabo, ¿no están subvencionadas otras energías, como el carbón?

Por otra parte, en energías renovables se recoge la siguiente noticia: El Gobierno aragonés racionaliza las solicitudes de instalaciones fotovoltaicas. Sin duda algo necesario para poner un poco de orden en el tema y aumentar la eficacia, ya que es habitual solicitar el punto de conexión a la red eléctrica y luego no instalar nada (por el motivo que sea) para finalmente "revender" el punto a un tercero.

Células solares de alta eficiencia

Uno de los puntos débiles de la tecnología fotovoltaica es el ¿bajo? rendimiento de la misma. Los paneles en producción comercial tienen rendimientos entre el 15% y el 20% en las células y en torno al 15% a nivel de panel.

Teóricamente, el rendimiento máximo posible en la conversión fotovoltaica es superior al 80%, realmente fantástico. El estado actual de la técnica es el que se muestra en la siguiente figura:



Fuente: NREL

La compañía líder se llama Spectrolab y es una subsidiaria del gigante aerospacial Boeing. Fabrica células de triple unión con rendimientos superiores al 40%. Esta tecnología
se utiliza en aplicaciones espaciales y para concentración. Esta tecnología utiliza células basadas en heterouniones para convertir en electricidad la mayor parte posible del espectro de la luz solar. Como estas células son especialmente costosas, se utilizan espejos para concentrar la luz solar sobre las mismas y así reducir el coste del sistema. El coste de este tipo de células es del orden de 30€ por cm2.
Aunque estas células no las podamos ver por ahora en nuestros tejados, sí que es algo que indica las posibilidades de la tecnología actual a medio plazo y que puede despejar las dudas de los más escépticos acerca de las posibilidades futuras.
Al fin y al cabo, ¿cual es el rendimiento de una central de generación convencional? Si tenemos en cuenta las pérdidas y los costes que implica transportar la energía a cientos de kilómetros, el rendimiento empeora aún más...
Más información en la propia página web de la compañía.



Hoja de ruta de la tecnología de Spectrolab.

Respecto a la tecnología de Silicio cristalino, que es la predominante por ahora, el límite teórico está cerca del 30%, lo cual tampoco está nada mal y se ha conseguido en prototipos pasar del 24% en monocristalino. En silicio policristalino, varios fabricantes están en el 18%.

Mitsubishi ha presentado sus paneles con células policristalinas del 18%. Mejorando el diseño del conexionado de las células en el panel y los contactos metálicos de la cara anterior de la células, afirman haber mejorado un 7% la potencia del panel.

De vuelta

Tras un principio de curso un poco "raro" con muchas cosas que hacer, de nuevo con este blog para apuntar cosas interesantes. Para empezar, una reflexión literaria acerca de los efectos del desarrollo industrial sobre la naturaleza escrita hace más de ciento cincuenta años y con plena vigencia hoy en dia.

"... Y, sin embargo, estos males surgieron del origen de todos los males: el conocimiento. El hombre no pudo conocer y sucumbió. Entretanto, se elevaron enormes ciudades humeantes, las verdes hojas se encogían ante el caliente respiro de los hornos, la hermosa faz de la Naturaleza quedó deformada como por alguna repugnante enfermedad y yo pienso, mi dulce Una, que hubieran bastado nuestros soñolientos sentidos de lo forzado y de lo excesivo para detenernos en aquel punto. Pero ahora se comprende que trabajábamos en nuestra propia destrucción por la perversidad de nuestro discernimiento, o mejor tal vez, por la ceguera de su cultivo en las escuelas. Porque la verdad es que en medio de aquella crisis, el discernimiento sólo (aquella facultad que mantiene una posición intermedia entre la inteligencia pura y el sentido moral) sólo aquel discernimiento podía habernos conducido con suavidad otra vez hacia la Belleza, la Naturaleza y la Vida. .......
Prematuramente provocada por la intemperancia del conocimiento, la vejez del mundo vino rápidamente. Esto, la masa de la Humanidad no lo vio, o viéndolo intensa aunque infelizmente, afectó no verlo. ..."

COLOQUIO ENTRE MONOS Y UNA. Edgar Allan Poe. 1841

Sin comentarios, más vale que tomemos nota porque parece que estamos ya en la última frase de este extracto.

Más información sobre la vida y obra de este autor en la wikipedia

Un interesante análisis literario de este relato en este enlace.

Reinventando la naturaleza para conseguir energía solar más barata

Re-inventing nature for cheaper solar power from PhysOrg.com

Un equipo de investigadores en Sindey ha creado moléculas que imitan las exitentes en las plantas para "cosechar" la luz y proveer de energía la Tierra.

La célula solar más barata es una hoja de una planta, pues las mejores pueden convertir en energía entre un 30 y un 40 por ciento de la luz incidente sobre ellas. Las mejores células solares comerciales tienen una eficiencia típica entre un 15 y un 20 por ciento y son caras.

Las bacterias y plantas verdes utilizan la fotosíntesis para convertir la luz en energía química. Las moléculas conocidas como porfirinas recogen la luz para convertir el dióxido de carbono en azúcar y oxígeno.

El desafío es convertir la luz directamente en electricidad, dando lugar a un nuevo tipo de paneles solares.

[Enlace]

Aerogeneradores "de diseño"

En los últimos tiempos está apareciendo un creciente interés por la energía eólica a nivel residencial. Del mismo modo que se instalan paneles solares en los tejados de las casas para generar electricidad (y venderla con una importante prima a la compañía eléctrica) se está planteando el instalar pequeños aerogeneradores en los tejados.
La compañía Inglesa XCO2 ha desarrollado un aerogenerador sobre eje vertical, que por tanto no necesita sistema de orientación, acoplado a un generador del tipo "direct drive". Dicen que presenta un bajo nivel de ruido y vibraciones. El diseño es realmente elegante. Esto es importante porque, si este tipo de generación comienza a extenderse, los tejados pueden tener un peor aspecto.
El aerogenerador de la imagen se llama "quiet revolution" (¡eso es marketing!) y sus dimensiones son: 5m de altura y 3m de diámetro. El generador es de 6kW y debe ir montada sobre mástil, de 9m si se instala sobre el terreno y de un mínimo de 3m si se instala en un tejado. En proyecto un modelo más pequeño, de 2,5m de altura y otro mayor, de 12m. La empresa que los fabrica es una filial de la matriz que se llama como el aerogenerador: quietrevolution
Más información en The Guardian.