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Para el almacenamiento a corto plazo en una red 100% renovable, el almacenamiento de energía térmica ubicado en plantas de concentración de energía solar podría competir con las baterías, según un nuevo estudio que utiliza un modelo de red idealizado. Las necesidades de almacenamiento estacional podrían satisfacerse mejor con la tecnología power-to-gas-to-power.

La concentración de energía solar(CSP) más el almacenamiento de energía térmica(TES) (CSP+TES) podría ser competitiva en costos con el almacenamiento en baterías para lograr una red 100 % renovable de bajo costo, según descubrieron los investigadores.

Para el almacenamiento estacional, power-to-gas-to-power tuvo costos más bajos que CSP+TES. Los investigadores utilizaron un modelo simple de la red que supuso una transmisión sin pérdidas en todo el territorio de los Estados Unidos. Dijeron que sus resultados podrían guiar estudios futuros utilizando modelos más detallados y esperaban que un modelo que representara la transmisión de manera realista no alteraría fundamentalmente los roles relativos de las tecnologías de generación y almacenamiento que evaluaron. El estudio fue publicado en la revista Advances in Applied Energy.

Con CSP, refleja la luz solar directa en receptores que contienen un fluido de transferencia de calor, y el calor se usa para hacer funcionar una turbina de vapor. Agregar almacenamiento de energía térmica permite generar electricidad más tarde.

La CSP por sí sola cuesta más que la energía solar fotovoltaica, y cuando los investigadores ejecutaron el modelo sin TES, no seleccionaron CSP. Pero TES cuesta menos que el almacenamiento en baterías, y cuando TES se agrega a CSP, la combinación de tecnologías se vuelve competitiva con las baterías, según el estudio. El ahorro de costos del sistema al agregar CSP+TES a un sistema con baterías fue leve, de solo US$0.07/kWh.

Para una mayor aceptación de la tecnología combinada, las reducciones de costos para CSP serían más importantes que las reducciones de costos para TES. Sin embargo, las reducciones de costos en curso para las baterías, según lo proyectado por el Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL), contrarrestarían una mayor adopción de CSP+TES.

Con la tecnología power-to-gas-to-power (PGP), la energía renovable se utiliza para generar hidrógeno a partir del agua mediante electrolizadores. Posteriormente, el hidrógeno se usa para generar electricidad utilizando celdas de combustible, en el enfoque modelado por los investigadores.

Las necesidades de almacenamiento estacional en una red 100% renovable se cubrieron con una capacidad de almacenamiento PGP que alcanzó los 89.000 GWh, mostró el modelo. El almacenamiento a corto plazo, normalmente con ciclos diarios, se cumplió con mucha menos capacidad: 620 GWh de capacidad de almacenamiento de energía térmica, que suministra el 0,6 % del suministro total de electricidad, y 350 GWh de capacidad de almacenamiento de batería.

La respuesta de la demanda se representó en el modelo al permitir que el sistema suministre menos que el perfil de uso histórico “pagando un costo alto”. Los esfuerzos para aumentar la flexibilidad de la demanda “podrían minimizar el valor” de CSP+TES, dijeron los autores.

Cuando se permitieron unidades de gas metano en porcentajes variables de generación, en un análisis de sensibilidad, el modelo seleccionó baterías cuando la generación de gas metano se redujo al 5 %, seleccionó PGP con gas metano al 2 % o menos y seleccionó CSP+TES con gas metano. en o por debajo del 0,1%.

El artículo de acceso abierto presenta todos los elementos de costo para las tecnologías de generación y almacenamiento consideradas. Se titula “El papel de la energía solar concentrada con almacenamiento de energía térmica en sistemas eléctricos altamente confiables y de menor costo totalmente alimentados por energía renovable variable”.

La energía fotovoltaica integrada en edificios (BIPV) son materiales fotovoltaicos que se utilizan para reemplazar los materiales de construcción convencionales, como el techo, los tragaluces o como este caso, las fachadas.

Las fachadas solares de Mitrex se están instalando en un área de 650 metros cuadrados en un edificio en Canadá, produciendo aproximadamente 90 000 kWh de energía al año.

Mitrex, un fabricante canadiense de tecnología solar, está lanzando Solar Brick. Esta superficie integrada con energía solar se parece a una pared de ladrillos, pero los módulos solares se encuentran incrustados.

Las fachadas de Mitrex Solar Brick pueden estar compuestas por paneles solares de 330 W, que se construyen de la misma manera que los otros paneles BIPV de Mitrex. Como se muestra aquí, los paneles están respaldados por un nido de abeja de aluminio intercalado entre capas de láminas de aluminio sólido, lo que lo hace a la vez
ligero y duradero.

La celda solar monocristalina está rematada con una fachada de vidrio en varios diseños, y la superficie está recubierta con revestimientos antirreflectantes y antisuciedad patentados. Los tamaños de panel estándar varían de 60 a 100 centímetros por 120 a 200cm y pueden personalizar los tamaños de los paneles hasta un máximo de 200cm por 370cm. El vidrio se puede personalizar y otras apariencias incluyen granito, porcelana, ladrillo, madera. , o gráficos personalizados. También hay un diseño que imita las tejas. Mitrex dijo que su ladrillo solar es adecuado para nuevos proyectos de construcción o reacondicionamiento de estructuras más antiguas, incluido el revestimiento o el revestimiento exterior.

“Nuestra misión es transformar la forma en que construimos nuestras estructuras: los edificios que funcionan con energía eléctrica son una solución lógica y sostenible para combatir el cambio climático”, dice el director ejecutivo de Mitrex, Danial Hadizadeh.

Las fachadas solares Mitrex se están poniendo a prueba en una instalación en un edificio en Etobicoke, Toronto.

El muro cubrirá un área de más de 650 metros cuadrados de paneles de fachada solar personalizados y tiene la capacidad de generar 100 kW de energía. La instalación utiliza tres fachadas de diferentes colores con una combinación de revestimiento de piedra. Cuando esté completo, se espera que el sistema de muros produzca 90 000 kWh de energía al año.

La idea de paneles solares que no necesitan luz solar puede parecer una locura, pero no es del todo imposible. Como piedra angular de la revolución para llevar más energía limpia a las personas, los paneles solares se han convertido en una de las mejores opciones que existen. Sin embargo, estos conductores de energía tienen un defecto contra el que se ha estado trabajando. Requieren luz solar directa para crear energía. Sin embargo, ¿y si pudiéramos eliminar ese defecto? Esa fue la idea detrás de AuREUS, un nuevo panel solar que no depende de la luz solar directa para generar energía.

Estos paneles solares no necesitan la luz del sol para generar electricidad

Pero, ¿cómo se fabrican paneles solares que no dependan de la luz solar? Bueno, no lo haces. Al menos, no del todo. En cambio, haces paneles solares que pueden alimentarse de los rayos ultravioleta del sol que las nubes no obstaculizan.

Carvey Ehren Maigue es estudiante de la Universidad de Mapua en Filipinas. Para crear los paneles, Maigue utilizó partículas luminiscentes de residuos de frutas y verduras. Estas son las mismas partículas que absorben los rayos ultravioleta del Sol y los convierten en luz visible. Mediante el uso de partículas como esta, Maigue creó una película solar capaz de capturar los rayos ultravioleta. Luego, la película convierte los rayos en luz visible que se utiliza para generar energía.

La idea es ingeniosa y ayuda a reducir aún más los desechos en todo el mundo. Además, debido a que no depende de la luz solar directa, puede continuar generando energía incluso cuando está nublado afuera. El prototipo actual es solo un panel de 90cm x 50cm instalado en una ventana del apartamento de Maigue. Sin embargo, es capaz de generar suficiente electricidad para cargar dos teléfonos al día. Cuando se amplió, Maigue dice que creía que podría permitir que los edificios funcionaran completamente con su propia electricidad.

Expansión de las energías renovables

Sin embargo, parte de lo realmente emocionante de los paneles solares que no necesitan luz solar es la escalabilidad. El panel de película que creó Maigue es flexible. Está hecho de resina y posiblemente incluso podría aplicarse a prendas de vestir. La idea era tan buena que, de hecho, ganó el Premio a la Sostenibilidad de la Fundación James Dyson en 2020.

Debido a que es tan flexible, la película solar deja mucho espacio para que más innovadores den un paso adelante y encuentren nuevas aplicaciones. Incluso el diseño básico que usó Maigue podría resultar útil, ya que solo requeriría que aplicara la película a su ventana para acumular electricidad. Esto significa menos preocupación por los costosos paneles solares en su techo o por tener que instalarlos de otra manera. Incluso podríamos verlo instalado en los automóviles, dando nuevos medios de creación de energía a los vehículos eléctricos.

Spire Solar Iberia ha desarrollado un simulador solar de última generación que es capaz de medir con alta precisión la potencia máxima de paneles de cualquier tamaño e identificar aquellos de bajo rendimiento.

El informe más reciente de International Technology Roadmap for Photovoltaics (ITRPV) de la asociación de ingeniería alemana Verbandes Deutscher Maschinen- und Anlagenbau (VDMA) predice la desaparición de módulos basados ​​en celdas de 156,75 mm y 158,75 mm en los próximos seis años, y una caída drástica en el cuota de mercado global para productos basados ​​en celdas de 166 mm. Según VDMA, estos productos serán sustituidos por paneles con celdas de 182 mm y 210 mm, que representarán, a partir de 2023, una cuota de mercado cercana al 50%.

El éxito repentino de estos paneles más grandes en el negocio solar a gran escala ha creado una serie de desafíos para los que la mayoría de los desarrolladores no estaban preparados. En la actualidad, un alto porcentaje de los simuladores solares son de pequeño tamaño y no son capaces de medir la potencia máxima de módulos de gran potencia de mayor tamaño sobre toda la superficie con la calidad y estabilidad requeridas. Sin embargo, la precisión de las medidas es extremadamente importante para garantizar que el usuario final reciba los módulos con la potencia contratada.

Con esto en mente, Spire Solar Iberia, una unidad de la empresa holandesa de pruebas de módulos fotovoltaicos EternalSun, ha lanzado un simulador solar XL A+A+A+ de última generación que, según la empresa, puede medir la potencia máxima de los módulos fotovoltaicos de cualquier tamaño con alta precisión e identificar aquellos con bajo rendimiento.

EternalSun tiene una base de clientes global que incluye el Instituto Fraunhofer para Sistemas de Energía Solar ISE de Alemania y el Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL) del Departamento de Energía de EE. UU. Lanzó a principios de 2020 el primer simulador solar capaz de medir módulos con dimensiones de hasta 2,60 m x 1,40 m.

Sun Age, un proveedor italiano de sistemas de montaje, ha desarrollado un soporte especial para instalaciones fotovoltaicas en tejados inclinados. Está fabricado en acero inoxidable y se puede desplegar fijándolo a la superficie con clavos o pegamento.

Afirma que el soporte K100D00 puede reducir los tiempos de instalación hasta en un 80 %, al mismo tiempo que evita agujeros y riesgos de fugas en el techo. Está hecho en chapa galvanizada y tiene forma de teja clásica. La empresa ahora fabrica los soportes en sus instalaciones de Marostica, en la región del Véneto, en el norte de Italia.

“Esta forma permite la mejor disposición del soporte dentro de todas las membranas para techos desarrolladas con tejas, lo que permite una instalación rápida manteniendo intactas las características estéticas y físicas de la estructura”, dijo un portavoz de la empresa.

El soporte de acero inoxidable se puede desplegar limpiando rápidamente la superficie de la cubierta y eliminando el material no deseado que se encuentra debajo. Luego se puede fijar a la superficie con clavos o pegamento.

“Esta metodología permite no perforar el techo, garantizando la estanqueidad de los agentes atmosféricos de la capa impermeabilizante”, dijo el vocero, quien señaló que la ménsula pesa apenas 1.19 kg.

Sun Age dijo que el soporte se puede usar en combinación con estructuras de montaje de cualquier fabricante y con todo tipo de módulos fotovoltaicos, incluidos paneles solares más grandes y de alta potencia. “Cuanto más grande es el panel, mayor es la cantidad de soportes que se deben instalar”, dijo el vocero.

Los módulos solares se pueden fijar directamente en el soporte con pasadores especiales.

“Desarrollar un sistema de esta forma lleva a tener la máxima posibilidad de personalización de los brackets, permitiendo una perfecta adherencia a los requerimientos del cliente”, dijo el vocero.

Sun Age tiene capacidad para producir alrededor de 3.000 brackets al mes. Está disponible en Italia y varios mercados europeos. Esperan llegar pronto al mercado de América.

“Cuesta alrededor de $12.40 dólares por pieza y reduce significativamente el tiempo de instalación”, dijo el portavoz.

Mitrex Integrated Solar Technology ha desarrollado un nuevo panel solar con una eficiencia del 19,5% que mide 2.036 mm x 1.992 mm x 40 mm y pesa 42 kg. Puede funcionar con un voltaje del sistema de 1.000V y tiene un coeficiente de temperatura de potencia de -0,36% por grado Celsius.

Mitrex Integrated Solar Technology, un productor canadiense de módulos fotovoltaicos integrados en edificios, ha lanzado un nuevo panel de 790 W con una eficiencia de conversión de energía del 19,5%.

El módulo Mega HP M790-M1F es el producto más poderoso de la compañía. Combina dos paneles de 395 W fusionados en un solo dispositivo. Está construido con 144 celdas monocristalinas con una eficiencia del 22,5%, vidrio templado de 3,2 mm y una carcasa IP68.

El panel mide 2.036 mm x 1.992 mm x 40 mm y pesa 42 kg. Puede funcionar con un voltaje del sistema de 1.000 V y tiene un coeficiente de temperatura de potencia de -0,36% por grado Celsius. El voltaje de circuito abierto es de 96,2 V y la corriente de cortocircuito es de 9,86 A.

“Durante el primer año, Mitrex garantiza que la producción de energía real de los productos no será menos del 97% de la producción de energía etiquetada”, dijo un portavoz de la compañía. “Desde el año dos hasta el año 25, la disminución de energía anual real no será superior al 0,7% para fines del año 25. Para fines del año 25, la producción de energía real no será inferior al 80% de la potencia etiquetada producción.”

Mitrex produce los paneles en sus instalaciones de Toronto. Dijo que está utilizando su tecnología antirreflectante patentada, que implica el tratamiento del color del vidrio a través de pigmentos que se fusionan en el vidrio mismo.

“Los materiales de revestimiento de vidrio se caracterizan por una alta transmitancia solar, una absorción mínima y una mayor durabilidad”, dijo el fabricante en su sitio web, en referencia a las capas coloreadas. “El vidrio tratado puede tener superficies reflectantes, semirreflectantes o mate, según los requisitos estéticos del producto”.

Mitrex también fabrica paneles solares más pequeños, así como fachadas fotovoltaicas, revestimientos solares, vidrio solar y sistemas BIPV.

¿Reemplazar o reutilizar? El análisis PVPS de la IEA considera todas las opciones para paneles solares de bajo rendimiento

En un nuevo informe, expertos del Programa de Sistemas de Energía Fotovoltaica de la Agencia Internacional de Energía (IEA-PVPS) han evaluado los beneficios económicos y ambientales de reparar y reutilizar o reemplazar módulos solares que no cumplen con una vida útil esperada de 30 años. Descubrieron que la reutilización ofrece el mejor impacto ambiental en todos los casos, mientras que la rentabilidad de esta opción actualmente solo está garantizada por la energía fotovoltaica en la azotea bajo ciertas condiciones. En cuanto a la energía solar a gran escala, el reemplazo de módulos sigue siendo la opción más competitiva.

Reparar y reutilizar un panel solar que no cumple con su vida útil esperada proporciona más beneficios ambientales que reemplazar la unidad de bajo rendimiento con un panel solar nuevo y de mayor rendimiento. Sin embargo, la opción de reutilización todavía tiene varios desafíos que superar en términos de viabilidad económica, con solo un número limitado de casos comerciales positivos disponibles en las condiciones actuales del mercado. Sin embargo, puede volverse competitivo en el futuro, si los paneles fotovoltaicos logran una mayor eficiencia y los costos se reducen aún más.

Estas son las principales conclusiones del informe, “Análisis preliminar de viabilidad ambiental y financiera de escenarios de economía circular para satisfacer la vida útil del servicio del sistema fotovoltaico”, publicado por el Programa de Sistema de Energía Fotovoltaica de la Agencia Internacional de Energía (IEA-PVPS).

En el documento, los expertos de la agencia dijeron que el objetivo principal de sus esfuerzos era comprender hasta qué punto se podría aplicar un enfoque de economía circular a la industria fotovoltaica. Su análisis se realizó a través de la Evaluación del ciclo de vida (LCA) y asumiendo que un panel solar tiene una vida útil de 30 años. “Por lo tanto, la métrica de la unidad funcional se define como el impacto ambiental total del ciclo de vida del sistema fotovoltaico dividido por la cantidad total de electricidad producida por el sistema durante 30 años”, explicaron. “Cuanto más bajo es el valor de la métrica, más favorable es para el medio ambiente”.

Los investigadores cuantificaron inicialmente el impacto ambiental del reciclaje, reparación y reutilización de sistemas fotovoltaicos en diferentes escenarios y encontraron que el reemplazo frecuente de paneles por paneles más nuevos y de mayor rendimiento aumenta el impacto ambiental. Las mayores eficiencias proporcionadas por los nuevos productos no compensan la huella ambiental de la producción de paneles adicionales, agregaron. “Además, nuestra evaluación de sensibilidad muestra que, incluso si mantener la vida útil de 30 años requiere la reparación de la caja de conexiones y/o el transporte del panel por largas distancias, mantener los paneles en uso es la solución más favorable para el medio ambiente”, enfatizaron. “En otras palabras, es mejor para el medio ambiente mantener un panel en uso durante 30 años en lugar de reemplazarlo por paneles nuevos y más eficientes”.

En la segunda parte del estudio, el grupo IEA-PVPS se centró en la viabilidad financiera de la vida útil de los paneles solares desmantelados prematuramente desde una perspectiva de costo nivelado de energía (LCOE) y, para la energía fotovoltaica en la azotea, determinó que cumplir con los 30 años la vida útil de los paneles fotovoltaicos puede ser económicamente competitiva con la sustitución de los módulos en determinadas condiciones. “Este es el caso de los paneles relativamente jóvenes (hasta alrededor de 10 años) con pocos o ningún defecto”, explicó. “Aunque no contabilizamos los costos de pruebas y recertificación, estos costos podrían ser un factor determinante para el éxito del caso comercial de reutilización”.

En cuanto a la energía solar a gran escala, las opciones de reparación o reutilización no resultaron económicamente viables debido a las restricciones de superficie, la menor densidad de energía restante y la vida útil limitada restante de los paneles retirados prematuramente. “Además, nuestro análisis de la energía fotovoltaica como una inversión a escala de servicios públicos, utilizando el valor actual neto como indicador clave de rendimiento, sugiere que los nuevos paneles son más atractivos que los paneles retirados prematuramente también en este contexto, sin y especialmente con límites de superficie.”

Los expertos advirtieron que su análisis se limitaba a los paneles policristalinos y que la opción de reutilización debería evaluarse más a fondo en diferentes ubicaciones geográficas y condiciones de irradiación solar. “La viabilidad financiera del caso de negocio de la reutilización está influenciada por parámetros adicionales específicos de cada país y caso, como las tarifas de la red que impulsan los ingresos y pueden fluctuar sustancialmente”, concluyeron.

Los científicos de Brasil han descubierto que los paneles solares pueden ser un depósito de microbios especializados en regiones tropicales. Según ellos, estos microorganismos pueden usarse en protectores solares, pigmentos para alimentos procesados, productos químicos, textiles, productos farmacéuticos y cosméticos.

Científicos de la agencia de investigación de Brasil, Fasesp, han realizado un estudio para analizar la presencia de microorganismos en la superficie de paneles fotovoltaicos instalados en regiones tropicales.

Los investigadores perfilaron todos los microbios que encontraron en los sistemas fotovoltaicos ubicados en Sorocaba e Itatiba, en el estado de São Paulo, a través de la secuenciación del gen 16S rRNA, que se usa comúnmente para identificar, clasificar y medir el volumen de microbios dentro de mezclas biológicas complejas como la ambiental. También utilizaron PICRUSt, que es un paquete de software bioinformático diseñado para predecir el contenido funcional del metagenoma.

“Por sus características, los microorganismos identificados tienen un importante potencial para convertirse en productos que conlleven largos periodos de exposición a la luz solar, como filtros solares y pigmentos para alimentos procesados, químicos, textiles, farmacéuticos y cosméticos, así como detergentes más eficientes con acción antimicrobiana para la limpieza de los propios paneles ”, afirmó el grupo brasileño.

Se encontró que la composición de los microbios era muy similar a la encontrada en experimentos similares llevados a cabo en España y Estados Unidos, así como en las regiones ártica y antártica. Se dice que los perfiles de microorganismos identificados por los académicos son consistentes con el duro entorno que representan los sistemas fotovoltaicos ubicados en las regiones tropicales. “La presencia de genes de estrés en el contenido funcional previsto fue evidencia preliminar de que los microbios que viven allí son una posible fuente de metabolitos con interés biotecnológico”, explicó el equipo de investigación.

Los científicos agregaron que la presencia de microbios a menudo se detecta en el polvo que se acumula en los paneles, y su papel en la reducción de la eficiencia de los módulos debe investigarse más a fondo. “Como estrategia de supervivencia, algunas bacterias se agrupan en biopelículas que recubren los paneles y reducen su capacidad de captar la radiación solar”, enfatizaron.

Los resultados del análisis se publicaron en el estudio Los taxones extremófilos predominan en una comunidad microbiana de paneles fotovoltaicos en una región tropical, publicado en FEMS Microbiology Letters, la revista oficial de la Federación de Sociedades Europeas de Microbiología.

La empresa holandesa Triple Solar ha lanzado un nuevo módulo PVT(Photovoltaic Thermal) para aplicaciones residenciales que se puede conectar a bombas de calor. Se dice que el nuevo panel es un 10% más grande y tiene una salida un 15% más alta que los otros productos de la empresa y puede alcanzar una potencia fotovoltaica de 450 W.

Triple Solar BV, con sede en los Países Bajos, ha lanzado un nuevo módulo térmico fotovoltaico (PVT) para su uso en proyectos de tejados en casas equipadas con bombas de calor de agua a agua o PVT.

El panel M3 está disponible en dos versiones: un dispositivo con un tamaño de 2.131 × 1.055 × 65 mm y una potencia de 450 W; y un módulo con un tamaño de 1.791 × 1.055 × 65 mm y una potencia de 375 W.

En comparación con los productos anteriores de la compañía, se dice que el nuevo panel es un 10% más grande y tiene una producción un 15% más alta en comparación con sus otros productos. “Cambiamos a medias células solares más grandes con más energía”, dijo un portavoz de Triple Solar a PV Magazine. “Triple Solar también ha desarrollado un nuevo riel de montaje que ahorra tiempo a los instaladores durante la instalación”. En la nueva solución, las abrazaderas de montaje están premontadas en el riel de montaje y el perfil de la abrazadera central se retira y se reemplaza por un gancho premontado en el riel.

Para una bomba de calor con una capacidad de 6 kW, se necesitarían al menos seis módulos de 16 m². Para otras capacidades, se necesitan 2,7m² de paneles por cada kW de la bomba de calor. Se pueden utilizar tuberías de acero inoxidable o sintéticas para conectar el panel con la bomba de calor.

No es necesario que la tubería exterior del edificio no esté aislada, mientras que en el edificio debe tener un aislamiento de 1,9 mm. El diámetro interno de las tuberías debe ser de 26 mm para bombas de calor con capacidad entre 6 kW y 8 kW, 32 mm para capacidades entre 8 kW y 15 kW, 41 mm para una configuración de 15 kW-28 kW y 51 mm para salidas de 28 kW a 50 kW.

La tecnología del módulo solar utilizada en el panel es proporcionada por el fabricante esloveno Bisol.