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Vladimir Bulovic (izquierda) y Miles Barr (derecha), cofundadores de Ubiquitous Energy, producen celdas solares transparentes que, a la larga, podrían colocarse en objetos cotidianos, como celulares y ventanas, para que sus superficies produzcan energía.
 
 
Vladimir Bulovic (izquierda) y Miles Barr (derecha), cofundadores de Ubiquitous Energy, producen celdas solares transparentes que, a la larga, podrían colocarse en objetos cotidianos, como celulares y ventanas, para que sus superficies produzcan energía.
Foto: Justin Knight
 
 

Ventanas y teléfonos como fuente de energía

Autor: Marianne Lavelle Fecha: 2015-08-10

Cualquiera que se haya achicharrado durante el verano en un edificio, ha experimentado en carne propia el poder de la energía solar a través de una ventana.

De hecho, ningún arquitecto urbano contemporáneo –respetable- diseñaría semejante espacio de trabajo sin ventanas tratadas para reducir la radiación y el calor solar.

Pero, ¿qué tal si el recubrimiento de las ventanas hiciera más que evitar el paso del sol? ¿Qué tal si la delgada película capturara la energía solar para iluminar la oficina, operar computadoras y mejor todavía, mantener funcionando el aire acondicionado?

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Tal es el concepto de “solar transparente”, tecnología que algunas compañías startup esperan llevar muy pronto al mercado, luego de al menos dos décadas de investigaciones universitarias y estudios respaldados por el gobierno estadounidense.

Con ayuda de la química orgánica, los pioneros de la tecnología solar transparente han emprendido la misión de resolver uno de los mayores problemas de la energía solar. Si bien el sol tiene un potencial insuperable como fuente de energía, nuestra capacidad para aprovechar su poder es limitada. Por ejemplo, las celdas fotovoltaicas instaladas en los techos poseen una eficacia máxima de 20 por ciento para transformar la luz solar en electricidad.

Aunque, con el tiempo, las investigaciones han mejorado la eficacia de los paneles solares, algunos científicos argumentan que, para explotar realmente la energía solar, necesitamos expandir la cantidad de infraestructura que pueda equiparse con tecnología solar y crear celdas que sean casi o totalmente transparentes.

“Es un concepto nuevo en tecnología solar, porque ahora tenemos un montón de área superficial potencial”, afirma Miles Barr, director ejecutivo y fundador de Ubiquitous Energy, startup del Valle de Silicona fundada por investigadores del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT, por sus siglas en inglés) y la Universidad del Estado de Michigan. “Deje volar su imaginación. Estamos seguros de que, a la larga, esto estará virtualmente en todas partes”.

El poder del espectro invisible

La tecnología solar transparente se fundamenta en un principio que nos enseñaron en primaria: el sol transmite energía en forma de luz visible y como luz invisible ultravioleta e infrarroja. Así que, una celda solar diseñada para capturar solo la luz de los extremos invisibles del espectro permitirá que pasen las otras formas de luz; en otras palabras, será transparente a la vista.

Y el secreto para crear semejante material es la química orgánica. Desde la década de 1990, usando los bloques de construcción básicos –carbono, oxígeno e hidrógeno- y algunos otros elementos que componen la vida en la Tierra, los científicos han estado diseñando combinaciones moleculares capaces de transportar electrones; es decir, agrupaciones de moléculas que pueden transmitir corriente eléctrica.

“Lo hermoso de la química orgánica es que dispone de una enorme variedad de materiales”, comenta Nikos Kopidakis, principal investigador científico del Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL, por sus siglas en inglés) del Departamento de Energía de Estados Unidos en Golden, Colorado. “No hay límites. Puede ser cualquier cosa, pero hace falta un conocimiento adecuado de los requisitos. Podemos diseñar un material que, a la vista, tenga color verde, azul, lo que sea; o también transparente”.

Con todo, a fin de capturar solo los rayos solares invisibles hay que sacrificar la eficacia. Por ello, Kopidakis explica que su equipo está dedicado a crear celdas solares orgánicas opacas que también captan la luz visible, aunque han trabajado con tecnología solar transparente para una pequeña compañía privada de Maryland, llamada Solar Window Technologies, la cual espera comercializar su concepto para edificios.

El equipo de Ubiquitous Energy considera que ha dado con una fórmula óptima basada en una investigación patrocinada por el gobierno estadounidense y publicada por científicos de MIT, en 2011.

“En general, a veces hay que hacer sacrificios en los niveles de transparencia y eficacia”, dice Barr. “Sin embargo, con nuestra estrategia, es posible obtener una cantidad de energía significativa y altos niveles de transparencia”.

Barr agrega que Ubiquitous está próxima a lograr una eficacia de más de 10 por ciento; menos que la silicona, pero con la posibilidad de instalarse mucho más ampliamente. “Hay millones y millones de metros cuadrados de superficie de vidrio a nuestro alrededor”, señala.

La ventaja orgánica

Kopidakis hace notar que la tecnología solar orgánica ofrece otra ventaja sobre los paneles solares de silicona convencionales, que suelen fabricarse tratando la silicona con arena de cuarzo en un horno de alta temperatura. Y es que se requiere de mucha menos energía para producir los recubrimientos solares orgánicos; de manera que, una vez iniciada la producción, el costo sería mucho menor.

“No hace falta una cámara de ultra alto vacío y no se necesita calentar nada a 300 o 400 grados”, dice Kopidakis. Y el material solar se deposita utilizando un proceso de recubrimiento estándar, a temperatura ambiente. Entre tanto, los ingenieros de Ubiquitous están desarrollando estructuras fotovoltaicas orgánicas 1 000 veces más delgadas que un cabello humano.

A principios de mes, Shayle Kann, vicepresidente senior de la compañía de investigaciones de mercado GTM Research, señaló la ventaja de costos de dicho proceso en una publicación “Ask Me Anything”, en el sitio Web Reddit. No obstante, dijo que tal vez será difícil que las compañías de tecnología solar transparente tengan acceso al capital necesario para incrementar la producción, debido a que su producto competirá contra paneles convencionales bien establecidos y más eficientes.

Barr responde que Ubiquitous pretende probar su tecnología, inicialmente, en pequeña escala. Las instalaciones de producción piloto de la empresa, en Redwood City, California, están trabajando con fabricantes de dispositivos móviles para diseñar prototipos de smartphones, relojes de pulsera y otros aparatos electrónicos pequeños que usarán la tecnología Ubiquitous.

“Para nosotros, un buen punto de entrada será proporcionar vida de batería extendida y resolver problemas de vida de batería”, informó.

Se desconoce cuándo estarán a la venta los dispositivos móviles con tecnología solar transparente o cuál será su precio. Pero Barr dijo que el equipo de Ubiquitous no considera que la tecnología cambiará el costo de los aparatos de manera significativa. Eso sí, no busque el panel solar en su nuevo smartphone adaptado con energía solar. Si todo resulta como espera la compañía, el material solar será una capa invisible situada por debajo del cristal que cubre la pantalla del dispositivo.

“Lo ideal es que no se vea”, concluyó Barr.

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