Hologramas en la producción de energía

Hologramas en la producción de energía solar

Los investigadores desarrollaron recientemente una técnica innovadora para capturar la energía solar no utilizada que ilumina un panel solar. Crearon hologramas especiales que se pueden insertar fácilmente en el paquete del panel solar. Este método puede aumentar la cantidad de energía solar convertida por el panel solar en el transcurso de un año en aproximadamente un cinco por ciento. La energía disponible de la luz solar es 10.000 veces más de lo que se necesita para satisfacer las demandas energéticas del mundo. La luz solar tiene dos propiedades principales que son útiles en el diseño de sistemas de energía renovable. La primera es la cantidad de energía que cae sobre un área fija, como el suelo o el techo de una casa. Esta cantidad varía según la hora del día y la temporada. La segunda propiedad son los colores o el espectro de la luz solar. Una forma de capturar la energía solar es utilizar celdas solares que convierten directamente la luz solar en electricidad. En un módulo solar como los que las personas colocan en su techo, muchas celdas se ensamblan en un panel rígido, se conectan entre sí, se sellan y se cubren con vidrio protector. La celda solar funciona mejor cuando ciertos colores de luz solar caen sobre ella y cuando toda el área está cubierta por fotoceldas. Sin embargo, se necesita parte del área del panel para conectar las celdas, y la forma de la celda solar puede no permitir que toda el área restante del panel recolecte la luz solar. Estos efectos hacen que el panel solar sea menos eficiente de lo que podría ser. Capturar la mayor cantidad posible de luz solar en un panel solar es fundamental para aprovechar de manera eficiente la energía solar. Investigadores de la Universidad de Arizona desarrollaron recientemente una técnica innovadora para capturar la energía solar no utilizada que ilumina un panel solar. Como se informó en el Journal of Photonics for Energy (JPE), crearon hologramas especiales que se pueden insertar fácilmente en el paquete del panel solar. Cada holograma separa los colores de la luz solar y los dirige a las celdas solares dentro del panel solar. Este método puede aumentar la cantidad de energía solar convertida por el panel solar en el transcurso de un año en aproximadamente un 5 por ciento. Esto reducirá tanto el costo, como la cantidad de paneles solares necesarios para alimentar una casa, una ciudad o un país. La investigación fue apoyada por el Centro de Investigación de Ingeniería QESST,

patrocinado por la Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU. Y el Departamento de Energía de EE. UU. Para abordar el desafío de transformar la generación de electricidad para satisfacer de manera sostenible las crecientes demandas de energía.

Diseño sustentable y de bajo costo

Diseñado por el estudiante de doctorado Jianbo Zhao, bajo la supervisión de Raymond K. Kostuk, profesor de ingeniería eléctrica e informática y ciencias ópticas, y en colaboración con el estudiante de doctorado Benjamin Chrysler, el colector de luz holográfica combina un elemento óptico holográfico de bajo costo con un difusor. El elemento óptico se sitúa simétricamente en el centro del módulo fotovoltaico para obtener la máxima captación de luz efectiva.

El equipo calculó la mejora del rendimiento energético anual para Tucson, Arizona, y presentó un método reproducible para evaluar la eficiencia de recolección de energía del colector de luz holográfica en función de los ángulos del sol en diferentes momentos del día, en diferentes estaciones y en diferentes áreas geográficas y ubicaciones. Según el editor en jefe de JPE, Sean Shaheen, de la Universidad de Colorado Boulder, el colector y el método asociado

La energía disponible de la luz solar es 10.000 veces “ más de lo que se necesita para satisfacer las demandas energéticas del mundo”

son especialmente notables porque son de bajo costo, escalables e impactantes: “La mejora de aproximadamente un cinco por ciento en el rendimiento anual de energía solar habilitada por esta técnica podría tener un gran impacto cuando se escala a incluso una pequeña fracción de los cientos de gigavatios de energía fotovoltaica que se instalan a nivel mundial. El equipo del profesor Kostuk ha demostrado su enfoque holográfico con un material de bajo costo basado en gelatina, que se fabrica fácilmente en grandes cantidad. Y aunque la gelatina normalmente se deriva del colágeno animal, el progreso en las versiones derivadas de laboratorio ha hecho probable que las alternativas sintéticas se puedan utilizar a gran escala”.