Lentes en forma de pirámide podrían causar una revolución en la energía solar
La energía solar pronto podría ser más barata, más ecológica, más compacta y más potente gracias a AGILE.
Es posible que ya haya escuchado que la humanidad está asfixiando nuestro hermoso planeta y que debemos cambiar nuestras formas rápidamente si queremos evitar un apocalipsis. Una de las tecnologías más cruciales que permite nuestra necesaria transición neutral en carbono es la energía solar. Estos increíbles paneles han recorrido un largo camino en la última década y ahora son una de las formas de energía más baratas y con menos carbono jamás inventadas. Pero si realmente queremos salvar nuestro planeta, necesitamos que la energía solar avance significativamente y se vuelva más asequible, más potente y más armoniosa con el medio ambiente. Afortunadamente, un desarrollo reciente de Stanford llamado AGILE (Lente de índice graduado axialmente) está preparado para dar este salto monumental usando lentes.
El equipo de Stanford originalmente se propuso resolver un problema, pero terminó resolviendo dos. Verá, los paneles solares son mucho más eficientes cuando la luz los golpea directamente. Esto no solo maximiza la cantidad de área utilizable y aumenta la tasa de recolección de luz, sino que también hace que el proceso de convertir la luz solar en electricidad sea más eficiente. Por lo tanto, para maximizar la productividad de los paneles, anteriormente intentamos construir paneles solares de seguimiento que seguían al Sol a través del cielo como girasoles. Pero estos sistemas tienen la costumbre de romperse o ser absurdamente caros, lo que significa que los científicos prefieren dejar la mayoría de los paneles solares fijos en un solo lugar. Desafortunadamente, esto significa que nos estamos perdiendo una cantidad significativa de energía solar potencial.
El equipo de Stanford quería crear un sistema que pudiera rastrear el Sol a través del cielo sin partes móviles, resolviendo así este problema. Lo que se les ocurrió es una lente multicapa en forma de pirámide invertida llamada AGILE.
Esta lente toma efectivamente la luz entrante desde cualquier ángulo y, mediante la difracción, la dobla para que quede perpendicular al panel solar. Tenemos lentes que ya hacen esto, como algunas lentes Fresnel, pero este enfoque multicapa produce resultados mucho mejores debido a un aumento en la luz que es directamente perpendicular al panel.
Por lo tanto, sujetar esta lente a un panel solar estacionario puede aumentar la cantidad de energía que genera en el transcurso del día. Por la mañana, la luz incidirá en la lente en ángulo y se difractará para incidir directamente en el panel, creando más potencia. Al mediodía, la lente permite que la luz pase directamente, lo que le permite generar la misma cantidad de energía que de costumbre. Luego, por la tarde, sucede lo mismo que por la mañana, pero nuevamente crea más energía de lo normal. Pero también aumenta la potencia durante los días nublados (incluso al mediodía), donde la luz es muy difusa ya que se alinea todo para dar de frente al panel. Entonces, aunque estas lentes no aumentan la potencia máxima, la cantidad promedio de energía producida puede ser mucho mayor que la de un panel solar estándar.
Pero esta lente hace más que solo alinear la luz. También lo enfoca en un área más pequeña. Durante las pruebas, el equipo de Stanford descubrió que podían usar lentes AGILE para enfocar la luz en un factor de tres y retener el 90 % de la energía solar. Básicamente, esto significa que el área en la parte posterior de la lente AGILE, donde se encuentra el panel solar, es tres veces más pequeña que la parte frontal, donde brilla la luz. Pero esta combinación de panel pequeño y lente generará el 90 % de la energía que lo haría un panel solar con el tamaño del área frontal de la lente.
Esta reducción del panel solar, combinada con el aumento de la producción de energía a lo largo del día, hace que este avance tenga un impacto increíble.
En primer lugar, las granjas solares pueden reducir su tamaño porque los paneles producen más energía durante el día, por lo que satisfacer las demandas de energía no requerirá tantos paneles. Esto se debe a que, si bien cada panel solar equipado con AGILE solo puede generar el 90 % de la potencia máxima de un panel solar del mismo tamaño que la lente, los paneles equipados con AGILE generan mucha más energía en promedio. Esto les permite producir más energía por día que un panel típico a pesar de tener un pico de potencia un 90 % más bajo. Esto, a su vez, significa que las granjas solares con AGILE pueden ser más pequeñas y seguir produciendo la misma cantidad de energía que las actuales.
La reducción de las granjas solares puede tener algunos impactos asombrosamente positivos. Puede reducir la cantidad de pérdida de hábitat causada por las granjas solares y, por lo tanto, proteger los ecosistemas locales. También puede hacer que las granjas solares sean más baratas debido a que los costos de la tierra y los materiales son más bajos, lo que hace que la energía solar sea una tecnología más escalable. Además, permite que los paneles solares encajen en lugares que antes no podían, lo que podría ser crucial si nuestro objetivo es permitir que algunas de las áreas geológicamente más extremas de la Tierra se vuelvan neutrales en carbono.
Pero el principal beneficio es que reduce el tamaño del panel por un factor de tres. Verá, el principal costo y fuente de huella de carbono para las granjas solares es el panel solar en sí. Su construcción requiere mucha energía y emisiones de carbono y, por lo tanto, son costosas y perjudiciales para el medio ambiente. La razón por la que la energía solar es una forma de energía tan baja en carbono y barata es porque no emite ni cuesta nada mientras produce electricidad y puede durar décadas. Por lo tanto, estas emisiones y gastos iniciales se distribuyen a lo largo de un largo período de tiempo.
Pero esta tecnología podría reducir los gastos y las emisiones de carbono de una granja solar hasta en un tercio! Ahora, probablemente no será tan alto, ya que estos lentes tendrán sus propias emisiones de carbono y su costo, especialmente dado que estas cifras son para un lente AGILE en perfectas condiciones. Pero parece plausible que con el desarrollo, esta tecnología podría reducir los costos e incluso reducir a la mitad las emisiones de carbono, lo que sería un logro significativo que convertiría a la energía solar en una fuente de energía de vanguardia.
Fuente: www.medium.com.
Por: Will Lockett
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