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Breakthrough high performance cost competitive solar concentration system for combined heat and power generation

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Tecnología para concentrar más energía solar en paneles fotovoltaicos

Los sistemas híbridos térmico-fotovoltaicos de alta concentración (HCPVT, por sus siglas en inglés) son una de las tecnologías más prometedoras en el campo de las renovables. Sobre todo ahora que se ha presentado una patente de un diseño óptico con el que poder generar más calor y electricidad a un coste menor.

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Cerca del 50 % del consumo energético de la Unión Europea se destina a la calefacción y refrigeración de edificios y fábricas, y en su mayor parte, hasta 2018, esta energía se extraía de combustibles fósiles, a pesar de que el interés por los recursos energéticos renovables no deja de aumentar. Las tecnologías solares destinadas a aprovechar la energía prácticamente ilimitada del Sol desempeñarán una labor crucial a la hora de reducir la dependencia de los combustibles fósiles y así aliviar el impacto de la actividad humana en el cambio climático mundial. Los responsables del proyecto financiado con fondos europeos FOCALSTREAM dedicaron sus esfuerzos a optimizar una de las mejores configuraciones, patentar una tecnología y aumentar el interés entre las partes interesadas a escala internacional.

Más temperatura

La eficiencia de los paneles fotovoltaicos convencionales es relativamente baja, por lo que se acaba perdiendo mucha energía térmica. Los sistemas híbridos térmico-fotovoltaicos de alta concentración (HCPVT, por sus siglas en inglés) mejoran los paneles tradicionales de dos modos. Los colectores solares concentran la luz en las celdas fotovoltaicas mediante sistemas ópticos en un modo parecido a como se emplea un espejo para quemar un papel con la luz del sol. La fotovoltaica de concentración emplea así menos materiales y ocupa menos espacio, y permite sustituir gran cantidad de materias primas caras fotovoltaicas por espejos de bajo coste. En segundo lugar, las celdas fotovoltaicas multiunión de alta eficiencia deben refrigerarse para que no se estropeen. El calor recolectado mediante este proceso puede utilizarse para calentar agua o generar aire acondicionado.

Retos y oportunidades

El desarrollo de los HCPVT de FOCALSTREAM se encontró con varios obstáculos. Por ejemplo, retrasos en la disponibilidad de celdas multiunión y módulos de potencia DBC (unión directa de cobre). Los investigadores descubrieron que se dejaría de producir una composición densa de celdas con conexiones soldadas, por lo que fue necesario idear un diseño completamente nuevo. El coordinador del proyecto, Ugo Manfredi, lo explica de la manera siguiente: «Durante el proyecto diseñamos un sistema de FOCALSTREAM completamente distinto que se valía de celdas multiunión estándar en lugar de densas. Además inventamos la forma del “colector parabólico clinal”, ahora patentada, que multiplica por quinientos la luz concentrada en un flujo uniforme. Con espejos más pequeños y una distancia focal menor, mejoraremos el rendimiento mediante sistemas que pueden producirse más fácilmente y a un menor coste». Según Manfredi: «Los mejores paneles fotovoltaicos de silicio a la venta hoy en día poseen una eficiencia del 22 % en los módulos eléctricos. El prototipo de FOCALSTREAM con espejos de foco largo logró una eficiencia eléctrica para el sistema superior al 25 %. El sistema comercial de FOCALSTREAM, con espejos de foco corto de mayor precisión, alcanzará eficiencias del 40 % y del 33 % en los módulos y el sistema respectivamente, y aprovechará el 82 % de la energía solar recibida».

Una patente internacional y un interés a la misma escala

El sistema de HCPVT de foco corto patentado es ligero y potente y será una opción ideal para tejados y aplicaciones urbanas. FOCALSTREAM se quiere acercar a empresas eléctricas y organizaciones de servicios públicos y el Tratado de Cooperación en materia de Patentes (TCP) se ha ampliado para que incluya China, los Estados Unidos, India, Italia y la Unión Europea. La tecnología HCPVT del proyecto financiado con fondos europeos FOCALSTREAM contribuirá a escala mundial a abordar uno de los grandes retos de esta era. Tal y como resume Manfredi: «Estamos orgullosos de nuestra resiliencia y capacidad para introducir cambios radicales con los que superar obstáculos y adaptarnos al mercado. La versión de foco corto de FOCALSTREAM fue básica para atraer la atención de las empresas de servicios públicos y los inversores. Ahora trabajamos en la puesta en marcha de una recaudación de fondos seminal con la que obtener los recursos financieros necesarios para lograr la versión mejorada de foco corto de FOCALSTREAM. Una parte interesada paneuropea del sector de la electricidad y un proveedor de servicios públicos se han interesado por la tecnología al igual que varias organizaciones académicas y de investigación».

Palabras clave

FOCALSTREAM, fotovoltaico, energía, patente, sistemas híbridos térmico-fotovoltaicos de alta concentración (HCPVT), calor, luz, refrigeración, solar, empresa de servicios públicos, térmico, panel fotovoltaico, celda fotovoltaica, celda multiunión, híbrido

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