El ingenioso invento que hará más potentes tus placas solares sin cambiar la instalación

La energía solar crece cada vez más en España debido a los innovadores proyectos que se realizan en este país. Con las llegadas de las bajas temperaturas y la subida del precio de la luz, no son pocos los hogares que optan por la instalación de paneles solares como alternativa para el autoconsumo. Aunque esta decisión, sin duda, provocará que el usuario deba estar pendiente a la limpieza que requieren este tipo de construcciones.

Se trata de una cuestión a la que no deben perder la pista los más descuidados, pues se estima que en pocas semanas la potencia de conversión de una placa solar puede llegar a reducirse en un 30% si la suciedad afecta a su funcionamiento.  Afortunadamente, parece que la tarea de limpiar las placas solares tiene los días contados gracias a un invento alemán. No es de extrañar que la invención proceda del país germánico, ya que es la primera potencia solar en Europa.

En concreto, del Instituto Fraunhofer, una organización que engloba a más de 70 institutos distribuidos por todo el país. El equipo del Instituto Fraunhofer de Electrónica Orgánica, Tecnología de Haz de Electrones y Plasma era consciente de que un panel solar con suciedad pierde eficiencia rápidamente según se acumula la suciedad. Como los paneles suelen situarse en tejados o en lugares de díficil acceso, sus usuarios muchas veces no son conscientes de ese descenso en la eficacia. 

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Para solventar este problema, los investigadores alemanes trataron de diseñar un material que pudiera limpiar los paneles sin que nadie tuviera que mover un solo dedo. Los mecanismos que se habían desarrollado hasta la fecha para este mismo fin tenían el inconveniente de que, o bien repelían el agua, o bien la atraían. En el Instituto Fraunhofer han sido capaces de que una superficie haga ambas cosas (hidrofobia e hidrofilia) en tan sólo 30 minutos de exposición a la luz.

Cómo es el material

Lo primero a tener en cuenta para diseñar un producto de este tipo es que no impida la generación de energía. Por eso se ha utilizado un material ultrafino y liviano, además de transparente.

El dióxido de titanio pasa de estado hidrofóbico a hidrofílico, de derecha a izquierda. Fraunhofer FEP Omicrono

Más allá de su grosor, también es importante su compisición. El compuesto químico que se ha aplicado ha sido el óxido de titanio. En su estado hidrofóbico, este elemento, en ausencia de radiación ultravioleta, permite la formación de pequeñas gotas de agua sobre la superficie. Así, seguiría sin cumplir con el requisito de atraer y repeler el agua según la necesidad de cada momento.

Sin embargo, el equipo del Instituto Fraunhofer ha conseguido que, cuando el óxido de titanio se expone a la luz (el espectro ultravioleta, concretamente), cambia de estado y es capaz de atraer el agua, lo que mantiene la superficie húmeda con una fina capa de agua gracias al proceso de hidrofilia fotoinducida. De esta manera, el material puede cambiar su respuesta al agua en función de la hora del día que sea.

Un panel solar con gotas de lluvia iStock Omicrono

Así, el polvo que se suele acumular a lo largo de la jornada no se puede adherir a la superficie de la placa, porque cuenta con esa capa húmeda. Por la noche, el agua se convierte en gotas que finalmente eliminan la suciedad de la placa. Este cambio cíclico de hidrofóbico a hidrofílico es el que actúa como sistema de limpieza automática.

Lo más llamativo de este invento no es sólo que pueda limpiar un producto sin la intervención humana. El óxido de titanio también se caracteriza por esterilizar la superficie y destruir las posibles moléculas orgánicas que se generen. Y es que la fotocatálisis activada por la luz ultravioleta en el óxido de titanio crea superficies antibacterianas y estériles, de interés especial para la tecnología médica.

Así cambia la superficie tras el proceso de irradiación. Fraunhofer FEP Omicrono

Para comprobar la eficacia de este material, los investigadores fabricaron un rollo de vidrio fino de 20 centímetros de largo por 30 centímetros de ancho. Unas dimensiones que se quedan en nada si se tiene en cuenta el grosor, de unos 100 micrómetros, o la capa de óxido de titanio que se utilizó, de hasta 150 nanómetros.

Limpieza en otras superficies

El equipo del Instituto Fraunhofer reconoce que aún quedan pruebas por realizar para que este material termine llegando al mercado. De hecho, siguen trabajando en mejorar aspectos del material como su fragilidad del material o su vulnerabilidad al calor.

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Los investigadores no descartan incluso que se llegue a cambiar el compuesto utilizado. Barajan la posibilidad, en este sentido, de aplicar películas de polímero en vez de óxido de titanio para las futuras pruebas de este trabajo que forma parte del proyecto NewSkin, financiado por la Unión Europea.

Lo que sí tienen claro es que será un material que no se reduciría a su uso en placas solares. Este se podría aplicar en otras superficies distintas a las de los módulos fotovoltaicos. "Aunque se puede utilizar directamente en los paneles solares, también se puede adaptar a las fachadas e incluso colocarlo en superficies curvas", explica el investigador del Instituto Fraunhofer y uno de los autores de este estudio Valentín Heiser.

En lo que respecta a los panales solares, no se trata de la primera técnica desarrollada para eliminar la suciedad. Un equipo de investigadores del prestigioso Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT, por sus siglas en inglés) ha recurrido a la repulsión electrostática para que las partículas de polvo o granos de arena salten a la superficie del dispositivo de limpieza.

Limpiando paneles solares. MIT Omicrono Omicrono

Con esta técnica se ahorraría una gran cantidad de litros de agua, pues para limpiar los paneles con regularidad se consume una cantidad de agua similar a la que gastarían 2 millones de personas, según el MIT. Un gasto que, sin duda, contradice la idea de sostenibilidad que pretende transmitir la energía solar.

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