Los paneles solares son instrumentos que transforman la energía solar en electricidad. No obstante, su eficiencia es limitada, alrededor del 20%. Esto se debe a que solo pueden aprovechar ciertas longitudes de onda de la luz solar para generar electricidad, mientras que otras longitudes de onda simplemente calientan el panel solar, reduciendo su eficacia.
Investigadores de la Universidad Marítima y Oceánica de Corea han ideado sistemas fotovoltaico-térmicos. En estos sistemas, el calor generado se canaliza mediante un intercambiador de calor que emplea un fluido refrigerante, ya sea aire o líquido. Este proceso, a su vez, refrigera el módulo fotovoltaico, incrementando su eficacia. Además, el calor recogido puede ser aprovechado como energía térmica.
El objetivo es mejorar la capacidad de enfriamientos de los paneles fotovoltaicos y aprovechar la energía térmica, a través de sistemas desacoplados que incorporan filtros de líquido. Estos filtros están compuestos por una emulsión de aceite de pescado y agua y se sitúan sobre los paneles. Estos filtros son capaces de capturar longitudes de onda específicas de la luz solar que contribuyen de manera mínima a la generación de electricidad, como la ultravioleta (UV), la luz visible y la infrarroja cercana. Esto facilita su conversión en energía térmica para diversas aplicaciones.
En la investigación se destaca las limitaciones de la mayoría de los filtros líquidos que generalmente emplean agua o una combinación de agua y nanopartículas sólidas para absorber las longitudes de onda no utilizadas de la luz solar. Según explican, el agua solo puede absorber la porción infrarroja de la luz solar con longitudes de onda superiores a 1250 nm. Por otro lado, las nanopartículas sólidas tienen la tendencia a sedimentarse con el tiempo, lo que disminuye su efectividad.
En contraste, la emulsión propuesta en el estudio se mantiene estable incluso a altas temperaturas de hasta 70 °C. Además, las diminutas gotas de aceite en esta emulsión absorben de manera eficaz la luz ultravioleta con longitudes de onda inferiores a 500 nm.
Los investigadores encontraron que con una irradiancia solar estándar de 1000 W/m2, el sistema fotovoltaico desacoplado con filtro de emulsión generaba 72.2 vatios hora (Wh) de energía eléctrica y 1176.7 vatios hora (Wh) de energía térmica al día. Este descubrimiento resultó ser económicamente beneficioso, con un período de recuperación de costos más corto en comparación con los sistemas fotovoltaico-térmicos, tanto acoplados como desacoplados, que empleaban filtros de agua.
El sistema propuesto es altamente adaptable a diversas condiciones ambientales y requerimientos específicos. Por ejemplo, en verano, es posible redirigir el fluido del filtro líquido para maximizar la generación de electricidad, mientras que en invierno, el mismo filtro líquido puede capturar energía térmica para aplicaciones de calefacción. Además, se anticipa que la implementación de este sistema será de fácil realización.
