Cuando hablamos de energía solar, y las energías renovables en general, se suele mencionar el espacio como una de sus desventajas. Una importante cantidad de espacio que permita instalar más paneles solares resulta posible en las zonas rurales o a las afueras de las urbes, pero en la ciudad es un problema difícil de solventar. Algunas casas y edificios pequeños pueden instalar paneles solares o tejas solares en sus techos; sin embargo, para los grandes edificios y rascacielos esta medida es insuficiente. A luz de ello ha surgido una alternativa: el vidrio fotovoltaico o paneles solares transparentes.
Las ventanas fotovoltaicas funcionan igual que cualquier panel fotovoltaico. Sin embargo, se componen de un material transparente que permite producir electricidad a partir de la radiación solar. Esta tecnología tendría el poder de solucionar las exigencias energéticas de múltiples y variados espacios. En Futuro Eléctrico te contamos todo lo que debes saber al respecto.
Tabla de contenidos
¿Qué es el vidrio fotovoltaico?
Un vidrio fotovoltaico es un elemento transparente que puede absorber los rayos del Sol y transformarlos en energía. También son conocidos como paneles solares transparentes. El material del que se fabrica no es necesariamente vidrio, pero cuentan con un revestimiento fotosensible. Gracias a esta tecnología pueden absorber la energía solar. Lo más sorprendente es que no solo se utiliza en ventanas y fachadas de cristal, sino que se podría integrar a vehículos con techo solar o teléfonos inteligentes.
La Universidad Estatal de Michigan, en 2014, realizó el lanzamiento de uno de los ejemplos más importantes de esta tecnología. Ellos utilizaron una película de polímero invisible para convertir un vidrio corriente en una placa solar transparente. A la tecnología le dieron el nombre de concentrador solar luminiscente transparente. Al tratarse de una película fina, esta se puede integrar a cualquier superficie.
Por su parte, el Laboratorio Nacional de Energías Renovables de Estados Unidos desarrolló un vidrio solar fotovoltaico capaz de generar electricidad. Su particularidad es que se oscurece al entrar en contacto con la luz. De esta forma, evita que el calor entre al espacio que protege. No obstante, esto también limita su campo de aplicación.
La composición de los vidrios fotovoltaicos es de una capa de silicio amorfo o cristalino entre dos láminas a 7 milímetros de separación. Se fabrican en distintos tamaños y colores. Pueden filtrar la radiación ultravioleta en un 99 % y la infrarroja en un 95 %; de esta forma, aíslan térmicamente a un edificio y lo protegen de la radiación.
Además, según la Universidad de Michigan State, estos paneles solares transparentes tienen una eficiencia de un 1 %. Las placas solares convencionales tienen una eficiencia entre el 15 % y 18 %. Aunque su rendimiento es menor, se complementan bien con las fuentes tradicionales de energía. Además, los científicos trabajan en nuevas maneras de mejorar su eficiencia.
Características del vidrio fotovoltaico
Absorben únicamente los rayos infrarrojos y ultravioleta, lo que permite la entrada de luz natural y es aislante del calor y la radiación.
Se puede adaptar a diferentes espacios, desde ventanas y fachadas hasta autos y teléfonos.
Se puede personalizar para optimizar su uso. Es decir, es admisible elegir su grado de transparencia según las necesidades o cambiar su color.
Es efectivo como aislamiento térmico y acústico. Gracias a su composición de silicio, el vidrio fotovoltaico no permite la transferencia de calor ni ruido.
Generan un ahorro económico al reducir los gastos del consumo eléctrico. Además, al actuar como aislante térmico, se reduce el gasto en sistemas de enfriamiento o calefacción.
¿Cómo funciona el vidrio fotovoltaico?
En las placas fotovoltaicas tradicionales la energía se produce al absorber la luz solar. ¿Pero qué pasa con materiales transparentes? La luz solar no solo consiste en su parte visible; cuenta, a su vez, con una fracción ultravioleta y una fracción de infrarrojo. Los vidrios fotovoltaicos absorben estos dos tipos de luces y dejan pasar la luz visible, lo que todavía permite generar electricidad.
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En su interior, como ya se mencionó, se encuentra una capa de silicio, que puede ser amorfo o cristalino. Cuando se usa el primer tipo, se habla de un vidrio compuesto de tres capas: la primera tiene un semiconductor transparente; la segunda es un depósito de silicio amorfo; y la tercera contiene una deposición de aluminio. De esta forma, la ventana fotovoltaica atrapa al fotón de la radiación social para generar electricidad.
El coeficiente de ganancia solar será determinado por el grosor del cristal y su grado de transparencia. Cabe señalar que cuanto más transparente, menos energía generará.
Los vidrios fotovoltaicos dejan pasar la luz por medio de dos métodos. El primero son las células traslúcidas. En este método se modifica el material de la célula fotovoltaica para que deje pasar parte de la luz. En este caso se puede colorear el módulo para dotarlo de un carácter decorativo. El segundo consiste en dejar huecos entre las células. Es decir, se hacen las células solares más pequeñas, dejando huecos entre ellas, para generar un efecto cortina en el que la luz pasa entre las células.
Ventajas y desventajas de los paneles solares transparentes
Ventajas del vidrio fotovoltaico
No necesita espacio extra: A diferencia de los paneles solares tradicionales, el vidrio fotovoltaico no necesita acomodaciones especiales. Los paneles requieren de un espacio dispuesto solo para ellos; en cambio, los paneles solares transparentes se pueden adaptar a diferentes espacios y necesidades.
Disponibilidad de diferentes formas: Las ventanas fotovoltaicas tienen diferentes tipos de tamaños, formas, medidas, colores, transparencias y más. Esto favorece la personalización y su adaptabilidad.
Cualidades aislantes y de protección: Al absorber los rayos ultravioleta e infrarrojo, el vidrio también tiene cualidades aislantes y de protección para los espacios. Ayuda a mantener las habitaciones refrigeradas o a convertir la luz del sol en calor.
Gran eficiencia: En climas nublados o no tan soleados, estos vidrios aún captan los rayos y la luz del sol para convertirla en energía.
Reduce la necesidad de fuentes externas: Al tener cualidades aislantes, se mantiene la temperatura interna del lugar. Esto se traduce en una menor necesidad del uso de aires acondicionados o de calefacción. Es decir, se ahorra en electricidad.
Fácil instalación: Se pueden instalar en lugares muy variados, entre ellos ventanas, fachadas, autos, teléfonos, tablets y más.
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Desventajas del vidrio fotovoltaico
A pesar de que las ventajas superan las desventajas del vidrio fotovoltaico, lo cierto es que no está exento de ellas. Su principal desventaja, como hemos visto, es la baja eficiencia que posee esta solución frente a las placas solares convencionales. Y aunque se augura que su rendimiento podría llegar hasta un 15 %, todavía seguirían por debajo en eficiencia.
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Aplicaciones del vidrio fotovoltaico
Los paneles solares transparentes se pueden aplicar a todo tipo de superficies como fachadas, ventanas, muros, cubiertas, barandillas, pisos o autos. En cada uno de estos sitios continúan cumpliendo con su misión de generar y captar energía. De esta forma, podrían sustituir algunos materiales tradicionales de construcción. Por ejemplo, el vidrio de las fachadas por este tipo de materiales. Además de producir energía, mejoran la estética de los edificios con sus opciones de personalización.
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Las fachadas fotovoltaicas son la aplicación más común. Los vidrios fotovoltaicos pueden aplicarse en fachadas enteras sin impactar el diseño de las mismas. Es perfecto para resistir distintos tipos de climas y es versátil. Además, ofrece aislamiento térmico y acústico.
También se pueden usar como tragaluces fotovoltaicos. Usualmente este recurso se usa en techos de casas, mansiones o edificios. Se aprovecha para brindar iluminación natural a estos espacios. El vidrio fotovoltaico puede sacar un máximo provecho de los tragaluces, pues no obstaculiza la armonía ni su sentido de ser, pero proporciona protección ultravioleta e infrarroja. Este tipo de usos son populares en hoteles, spa, centros comerciales y más.
Otra de sus aplicaciones menos tradicionales es como parte del mobiliario. Al poder adaptarse a diferentes formas y diseños, se pueden incluir en el mobiliario exterior para así aprovechar la radiación solar. Tal es el caso de mesas con vidrios fotovoltaicos que luego pueden usarse para cargar celulares o tablets.
Empresas que apuestan por los vidrios fotovoltaicos
Son varias las empresas en todo el mundo que comercializan paneles solares transparentes. Una de ellas es Onyx Solar. Esta compañía ofrece vidrio arquitectónico transparente para edificios que genera energía fotovoltaica y filtra la entrada de calor. Además, se especializan en ofrecer soluciones a la medida de cada proyecto. Entre ellas se encuentran el suelo fotovoltaico, los muros cortina, las fachadas ventiladas, los aparcamientos y el mobiliario. Su eficiencia ronda entre el 7 % y el 10 %.
En Estados Unidos destaca la compañía estadounidense Solar Window Technologies. La compañía ha desarrollado un líquido fotovoltaico que se aplica a cualquier superficie. El líquido puede filtrar la radiación imperceptible al ojo humano y dejar pasar la luz visible. Para ello, utiliza un concentrador solar transparente luminiscente.
Ubiquitous Energy es otra empresa que comercializa vidrios fotovoltaicos. La empresa nació en el MIT y fue fundada por Richard Lunt, quien logró el primer vidrio fotovoltaico totalmente transparente. Por su parte, Mondragon Assemby y Eco-Ceravolt ofrecen células solares integradas a paneles de cristal. Estas se pueden utilizar para la construcción de edificios y para el uso en sistemas de fachada ventilada.
Otras empresas que proporcionan esta tecnología son Brite Solar, Sunfields Europe, Heliatek, Oxford Photovoltaics, Schüco ProSol TF+ y Pytagoras Solar.
Palabras finales
Los vidrios fotovoltaicos o paneles solares transparentes son una tecnología en desarrollo pero con la capacidad de tener un enorme impacto. Especialmente en el contexto urbano, pueden ayudar a dar un salto a las energías renovables a espacios cuyas características les impedían darlo antes.
Al mimetizarse en distintas superficies, es ideal para todo tipo de viviendas y oficinas. Y aunque su eficiencia no es óptima, sí permite comenzar a dar pasos en una dirección hacia un consumo más responsable. Así, esta tecnología se constituye como una alternativa ideal para la transición energética.
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