La industria de las energías renovables se caracteriza por su constante innovación. Todo el tiempo, actores de la industria están buscando nuevas formas de generar más energía de manera más limpia y eficiente. Entre las iniciativas que se han impulsado en esta búsqueda se encuentra la carretera solar.
Además de paneles solares instalados en techos o grandes porciones de tierra, se está experimentando con energía fotovoltaica en carreteras. Aunque las expectativas han sido altas, los resultados no han sido del todo los esperados. ¿A qué se debe? ¿Cuáles son las ventajas de este sistema? ¿Y las desventajas? ¿Podremos usarlas algún día? En Futuro Eléctrico te lo contamos.
Tabla de contenidos
¿Qué es una carretera solar?
Una carretera solar es un tipo de pavimento que incorpora paneles fotovoltaicos para captar la energía del Sol. De esta forma, se busca ampliar la producción de electricidad por energías renovables al tiempo que se mantiene su función inicial de servir como superficie para autos y camiones. Visualmente, estas carreteras no son muy distintas a las normales; únicamente el asfalto es sustituido por placas solares.
Una carretera solar también puede ser una carretera inteligente. Muchos de los diseños incluyen luces led. Estas luces se pueden aprovechar para crear señales que direccionen el tráfico, envíen señales de advertencia o se adapten a necesidades extraordinarias.
Además, una carretera solar que se conecte con calles residenciales y estacionamientos permite crear una vasta red de recolección de energía. Y podría proporcionar un sistema que elimine la necesidad de cables sobre tierra. De acuerdo con el cofundador de Solar Roadways, una empresa estadounidense especializada en esta tecnología, una milla de carretera solar podría generar energía para 428 hogares.
La idea de una carretera solar surge en la década de 2000. Para 2002, se contaron más de 33 millones de kilómetros de carretera en el mundo. Si esta superficie se pudiera volver fotovoltaica, se convertirían en la mayor planta solar del planeta. Con este potencial, no es una sorpresa que haya llamado la atención de empresas y países de todo el mundo. No obstante, en la actualidad, una carretera solar no es un método de producción de energía realista ni tiene una buena relación costo-beneficio.
¿Cómo funciona una carretera solar?
A pesar de que se han hecho experimentos en Francia, Estados Unidos, China y Países Bajos, no se ha logrado tener una prueba completamente exitosa. Los motivos varían desde el diseño de las placas hasta la ubicación y condiciones de la carretera. Sin embargo, las pruebas continúan y con cada ejercicio la tecnología se refina y mejora.
Algunas empresas están avanzando en el diseño de un panel fotovoltaico integrado en un módulo de hormigón de dos metros de lado. Este diseño permite una construcción de manera industrializada, lo que a la vez facilita reducir costes y aumentar la calidad. No obstante, no siempre ha dado los mejores resultados.
Otras compañías, como Solar Roadways, trabajan en paneles individuales de forma hexagonal. Estos paneles cuentan con tres capas: la superior es un grueso cristal que protege todo el módulo, puede soportar 113 toneladas; en el intermedio se encuentra un circuito eléctrico donde se recoge y almacena la energía solar. En esta capa se encuentra también una tecnología led que funciona como sistema de señalización lumínica inteligente. La capa inferior incorpora un emisor que calienta los paneles para proteger los circuitos del frío o la nieve. Además, funciona para evitar derrapes por el hielo.
En general, todos los diseños mantienen la idea de las tres capas. Es importante resaltar que la capa superior debe proteger los paneles solares y ser transparente para permitir el paso de la luz. Además, debe tener un alto coeficiente de fricción. Por su parte, la capa inferior debe ser impermeable y se usa para distribuir la energía.
Las carreteras solares permitirían brindar energía a las localidades cercanas a ellas y, también, podrían facilitar la electricidad para puestos de recarga de autos eléctricos.
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Ventajas y desventajas de las carreteras solares
Ventajas de una carretera solar
Aprovechamiento del espacio: Permite aprovechar el espacio ocupado por autopistas y calles para generar electricidad. También se requieren menos campos y desiertos para instalar los paneles solares.
Beneficia a las localidades aledañas: Dado que las carreteras atraviesan, rodean o se ubican al lado de ciudades, la electricidad que produzcan se puede usar en sus lugares cercanos. Esto también permite que no se pierda energía en la transmisión.
Reduce los mantenimientos: Las carreteras tradicionales se deben repavimentar cada ciertos años. A largo plazo, una carretera solar permite ahorrar en mantenimiento, porque los paneles solares se deben reemplazar con menos frecuencia.
Producción de energía limpia: Los paneles fotovoltaicos ayudan a generar energía de manera limpia. Esta energía será usada en el sistema de iluminación pública, semáforos y ciudades. Adicionalmente, podría usarse para la recarga de autos eléctricos, incluso si están en movimiento.
Implementación de carreteras inteligentes: Las carreteras solares también pueden ser inteligentes. Ayudarían a tener sistemas de iluminación led integrados. Además, incorporarían sensores que ayuden a detectar objetos o personas en las carreteras para prevenir accidentes.
Desventajas de una carretera solar
Menor rendimiento: Al no estar inclinados y orientados de manera específica, los paneles solares absorben menor luz y energía solar. Adicionalmente, si la circulación o el tráfico es muy alto, se recolecta menos energía. El polvo y la suciedad, además del aumento de temperatura debido a la falta de circulación del aire, también pueden afectar su rendimiento. Por lo tanto, son menos eficientes.
Mayor inversión: Producir los paneles solares para las carreteras requieren mayor inversión en investigación, materiales y producción. Además, su pavimentación es más cara. En Francia, por ejemplo, la implementación de una línea costó cerca de cinco millones de euros por kilómetro. Por lo tanto, recuperar el costo de instalación es más difícil.
Condiciones específicas: Una carretera solar debe reservarse para caminos con amplio impacto del sol. Caminos con árboles, ramas, mucho tráfico, o pocos días de sol no producirían suficiente energía.
Durabilidad: Los paneles solares en una carretera podrían ser muy frágiles para soportar el impacto de millones de neumáticos circulando encima de ellos durante años. Si a eso se le suman los vehículos pesados, pueden romperse con facilidad. El diseño de un producto que deje traslucir la luz mientras sea resistente a los daños es un problema de ingeniería muy difícil.
Posibilidad de robo: En China, por ejemplo, se han producido robo de piezas. Esto implica pérdidas de inversión y cierre de tramos.
Seguridad: El material más usado en la capa superficial es vidrio reforzado. El problema es que el vidrio es un material resbaladizo que no contribuye a la fricción y dificulta el frenado u otras maniobras de los vehículos. El uso de vidrios texturizados afecta la eficiencia de los paneles, al reducir la cantidad de luz que llega a ellos.
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Ejemplos de carreteras solares
Estados Unidos
En 2016, en Estados Unidos, se creó el proyecto Iniegogo. Es un proyecto que tenía la visión de reemplazar el asfalto con paneles solares hexagonales que resistieran el tráfico vehicular. Se formaban en módulos para construir uno o varios carriles de acera o carriles de bicicleta. En 2014 se presentó el proyecto y en 2016 se inauguró la primera etapa.
No obstante, el proyecto de carretera solar se hundió en 2016 debido a un mal funcionamiento en la lluvia. Se presentaron numerosas roturas en los módulos y el 83 % de los paneles están dañados. En 2019 se anunció un segundo proyecto piloto que se instalará en Baltimore, Maryland.
Holanda
En noviembre de 2014, se inauguró en Holanda la primera carretera solar. Es una pista de 70 metros diseñada para bicicletas. El proyecto se sitúa a 25 km de Ámsterdam y produce 70 kWh por metro cuadrado. En sus primeros seis meses, esta carretera solar produjo 3 000 kWh de energía limpia.
El proyecto fue llevado a cabo por la empresa SolaRoad, que utilizó un pavimento especial para captar la energía del sol y transformarla en electricidad. Los paneles fotovoltaicos están integrados en bloques de hormigón, protegido por doble capa de vidrio, y tuvieron un costo de tres millones de euros. En marzo de 2019 se instalaron 150 metros más y se tienen planos de la integración de módulos bifaciales solares.
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Francia
En 2016, Francia instaló su carretera solar en Normandía. Fue el primer tramo abierto al público construido en pavimento con paneles solares. Estaba destinado a tráfico pesado, tenía 1 km de largo y 2 280 paneles solares. Los paneles se conformaban por cinco capas de silicio para garantizar su resistencia y la producción de energía. El costo de la inversión fue de cinco millones de euros.
El objetivo de esta instalación era proporcionar la electricidad del alumbrado público de localidades cercanas de 5 000 habitantes. No obstante, el desempeño del proyecto en eficiencia energético no ha sido el esperado. La eficiencia nunca ha sido alta y con los años ha bajado, pues los paneles se han deteriorado. El primer año produjo la mitad de los kilovatios esperados, que se preveían en 790 kWh al día. Muchos aseguran que este experimento ha sido un fracaso.
China
China es un caso de éxito destacable. En 2017 se construyó una carretera solar que podía alimentar a 800 viviendas. Se ubicaba al lado sur de Jinan, tenía una longitud de 2 km y se fabricó con hormigón transparente, paneles solares y una capa de sellado para protegerlo de la humedad.
El tramo se abrió al público en 2018 con 5 875 metros cuadrados de placas fotovoltaicas. Sin embargo, se presentaron problemas por vandalismo y varios bloques desaparecieron. Aun así, el tramo fue capaz de generar 96 000 kWh de electricidad en tres meses y medio.
El diseño chino permite que los automóviles circulen a más de 100 km/h. Adicionalmente, la distancia del frenado se mantiene idéntica, gracias a que la superficie se construyó con un polímero complejo similar al plástico, lo que le brinda más fricción.
China también está trabajando para diseñar caminos solares que recarguen de forma inalámbrica los automóviles eléctricos. Además, se quiere que estos incluyan tiras calefactoras eléctricas y diodos emisores de luz para proporcionar señalización iluminada.
Palabras finales
Si bien es cierto que no todas las pruebas con esta tecnología han sido exitosas, esto no implica que las carreteras solares estén condenadas al fracaso. Como todas las nuevas tecnologías, deben pasar por largos periodos de investigación, diseño y pruebas para entender sus fallas y potenciar sus aciertos. A pesar de las críticas que rodean las pruebas ya realizadas, gobiernos y empresas siguen apostando por su desarrollo.
Es poco probable que veamos carreteras solares funcionando de manera óptima pronto. No obstante, la investigación continuará hasta que su desarrollo tenga precios más accesibles y sus fallas comiencen a eliminarse. Posiblemente, en algunas décadas esta tecnología empiece a llegar a las ciudades y gane importancia en la apuesta por un mundo más verde.
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