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Transparent Solar Panel Technology for Energy Autonomous Greenhouses and Glass Buildings

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Los invernaderos incorporan las plantas a los negocios de conversión energética

Hasta hace poco, había paneles fotovoltaicos opacos por un lado y vidrio transparente por otro. Los nanomateriales innovadores unen la energía fotovoltaica y la transparencia en paneles de invernadero que convierten la luz solar en electricidad, a la vez que potencian la fotosíntesis de las plantas.

Cambio climático y medio ambiente
Energía

Cubrir la creciente demanda mundial de alimentos y energía, a la vez que se mitiga el cambio climático es uno de los desafíos más importantes de nuestra época. Los sectores agrícola y de la construcción figuran entre los mayores consumidores de energía y, por consiguiente, entre los mayores generadores de emisiones. A pesar de que la agricultura de invernadero puede aumentar considerablemente la producción de alimentos por hectárea en relación con la agricultura a campo abierto, consume más energía. Sin embargo, gracias a sus grandes superficies bañadas por el sol, los invernaderos también están en una posición privilegiada para aprovechar la luz del sol para producir electricidad más limpia, con enormes beneficios mundiales tanto para la agricultura como para el medio ambiente. En el proyecto financiado con fondos europeos PanePowerSW, los investigadores comercializarán su producto de vidrio solar transparente, PanePower Solar Window, tanto para invernaderos como para ventanas de edificios comerciales.

Varias maneras de impulsar la producción de energía

Las celdas fotovoltaicas convierten la luz del sol en electricidad al absorber fotones de grandes regiones del espectro electromagnético. Los fotones cargan de energía los materiales fotovoltaicos (FV) «arrancando» algunos electrones y haciendo fluir la corriente eléctrica. El mercado FV ha estado valorando los concentradores solares luminiscentes (CSL) desde la década de los setenta del siglo pasado como una forma de mejorar la eficiencia de la producción de electricidad. Los CSL absorben fotones que los materiales FV existentes no pueden cargar de energía y los vuelven a emitir a longitudes de onda que sí pueden. PanePowerSW aprovechó los CSL que cambian espectros para mejorar la eficiencia de las celdas fotovoltaicas, pero también para incrementar la radiación activa fotosintética para las plantas. El uso de materiales transparentes que permiten el paso de fotones resulta contradictorio; puesto que la absorción de los fotones debe generar electricidad. Según Nick Kanopoulos, presidente y director general de Brite y coordinador de PanePowerSW: «El gran éxito de PanePowerSW son sus nuevos nanomateriales de CSL de conversión ultravioleta (UV). Desviamos los fotones del espectro UV que no son útiles ni para paneles FV ni para cultivar plantas y los volvemos a emitir en las regiones roja y azul que son útiles para ambos. Esto permite que la luz visible atraviese los paneles, al tiempo que aumenta la producción de electricidad y la fotosíntesis, lo cual hace que esta tecnología resulte perfecta para su aplicación en invernaderos».

Mayor rendimiento, reducción de costes y menos emisiones

PanePowerSW optimizó la formulación de los nanomateriales del CSL y diseñó su producto de vidrio solar transparente a fin de satisfacer los criterios necesarios para lograr una absorción universal por el mercado. El producto se validó utilizándolo en un invernadero piloto. Las pruebas de campo mostraron una reducción de los costes de explotación relacionados con la energía de hasta el 80 %, derivada de la venta de electricidad a la red; una cifra que se espera que sea incluso superior en los países con mayor irradiación solar. «El cultivo de uvas de nuestro invernadero piloto registró una huella de CO2 negativa por kilogramo de uvas producidas: una primicia mundial para la agricultura, con un potencial de ampliación ilimitado», añade Kanopoulos. Una línea de producción de vanguardia totalmente automatizada para la impresión por chorro de tinta de nanomateriales permitirá que Brite ofrezca su vidrio solar por un coste significativamente más bajo que antes. Kanopoulos añade: «La tecnología de fabricación puede instalarse fácilmente en herramientas de líneas de fabricación, lo cual hará que nuestra propuesta sea altamente escalable y que todos los materiales que se emplean para fabricar nuestro vidrio solar sean respetuosos con el medio ambiente y totalmente reciclables. En resumen: PanePowerSW puede asegurar un abastecimiento sostenible de alimentos para todo el mundo con un impacto medioambiental positivo». PanePowerSW podría energizar pronto el mercado mundial de la agricultura de invernadero y ayudar a que un flujo constante de alimentos producidos de forma sostenible llegue a nuestra mesa.

Palabras clave

PanePowerSW, FV, solar, electricidad, vidrio, invernadero, agricultura, CSL, nanomateriales, impresión por chorro de tinta, concentrador solar luminiscente, concentradores solares luminiscentes, fotovoltaico, FV

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