El aprovechamiento de la energía del Sol ya no se limita a los clásicos paneles. Una prueba de ello es la tecnología fotovoltaica de concentración (CPV). Las placas de este sistema son el doble de eficientes que las convencionales, y sus impulsores aseguran que en unos pocos años producirán energía más barata que la fotovoltaica convencional. No obstante, subrayan que para ello necesitarán un mayor avance tecnológico y unas condiciones económicas y normativas propicias.
Imagen: ISFOC
El funcionamiento de la CPV se basa en células solares fabricadas con materiales semiconductores compuestos, como el arseniuro de galio, que aprovechan la radiación solar con una eficiencia de un 40%, el doble que las convencionales. No obstante, como los materiales que precisa son muy caros, se instalan células muy pequeñas (entre dos milímetros cuadrados y dos centímetros cuadrados). Para contrarrestar este reducido tamaño, se utilizan diversos medios, como espejos, lentes, prismas, etc., que concentran los rayos solares sobre las células y los amplían hasta mil veces.
La tecnología fotovoltaica de concentración (CPV) aprovecha la radiación solar con una eficiencia de un 40%, el doble que las células solares convencionalesLa CPV es un ejemplo más de la gran cantidad de aplicaciones prácticas que tiene la investigación espacial. Esta tecnología se emplea desde hace años en los paneles de los satélites y las naves espaciales, donde se requieren placas que obtengan el máximo de energía solar en la mínima superficie posible. Estados Unidos (EE.UU.) fue la pionera en la creación de estas células, si bien a partir de la década de los 80 su empuje fue decreciendo hasta centrarse básicamente en la industria aeroespacial.
En la actualidad, el creciente desarrollo de las energías renovables está devolviendo el interés por esta tecnología. Sus defensores aseguran que, con el avance tecnológico y un marco legal adecuado, la CPV podrá ser competitiva en pocos años. Por ejemplo, CPV Today, una iniciativa creada para generalizar este sistema, prevé que las nuevas células de tercera generación alcancen una eficiencia del 50% antes de 2015, lo que contribuirá a descender su coste en un 62%.
A la hora de comercializar estas placas, si bien se pueden usar de forma individual como las fotovoltaicas convencionales, con una potencia de unos pocos kilovatios (KW), sus impulsores creen que hoy en día su principal salida económica es la utilización a escala industrial. En este caso, la idea sería construir plantas con gran cantidad de paneles solares, y lograr así potencias por encima de los 100 megavatios (MW). De esta manera, se podría suministrar la energía producida a la red eléctrica, o utilizarla para producir hidrógeno, una de las grandes esperanzas de las energías limpias.
España, país destacado
Además de EE.UU., Alemania y España son los países más avanzados del mundo en este ámbito. Por ejemplo, en 2006 se creaba el Instituto de Sistemas Fotovoltaicos de Concentración (ISFOC). Con sede en Puertollano (Ciudad Real), se trata de un centro de I+D pionero en el mundo que ha puesto en marcha, según sus responsables, una instalación piloto de CPV de tres MW de potencia.
El ISFOC es además un ejemplo de las ventajas de la colaboración, ya que participan varias empresas (Concentrix, Isofotón, SolFocus, Arima, Renovalia CPV, Emcore y Sol3G), universidades (Universidad Politécnica de Madrid, Universidad de Castilla-La Mancha y la de Jaén) e instituciones (Ministerio de Ciencia e Innovación y Junta de Castilla-La Mancha).
Por su parte, según los responsables del ISFOC, hay varias plantas en España que ya funcionan conectadas a la red con una potencia total de unos 15 MW. En estas plantas se prueban las diversas tecnologías posibles, con una concentración basada tanto en células de silicio como en células de alta eficiencia. Por ejemplo, la empresa Guascor Fotón, con la ayuda financiera del Instituto para la Diversificación y el Ahorro de la Energía (IDAE), ponía en marcha la primera instalación comercial de este tipo en Europa. Con un panel de concentradores de 200 metros cuadrados, está conectada a la red de Iberdrola y utiliza células de silicio.
Castilla-La Mancha cuenta con una planta piloto de tres MW de potenciaFuera de España, aunque con participación española, el proyecto NACIR es otra iniciativa interesante en el campo de la CPV. Su objetivo es utilizar esta tecnología en los países del norte de África, que cuentan con unas inmejorables condiciones para aprovechar la luz solar. El proyecto, puesto en marcha este año, tiene una duración prevista de cuatro años y cuenta con un presupuesto de más de siete millones de euros, financiados en parte por la Comisión Europea. Entre sus principales retos destaca la instalación en Marruecos de un sistema de CVP conectado a la red eléctrica, un sistema autónomo de bombeo de agua y riego en Egipto, y la creación de una base de datos que permita aumentar su eficiencia y disminuir sus costes.
El proyecto NACIR también surge gracias a la colaboración a tres bandas: universidad-empresa-institución, ya que participan el Instituto de Energía Solar de la Universidad Politécnica de Madrid, el ISFOC, el Instituto Fraunhoffer de Energía Solar de Alemania, las empresas Concentrix Solar (Alemania) e Isofotón (España), la Oficina Nacional de Electricidad de Marruecos (ONE) y el Ministerio de Recursos Hídricos de Egipto. Además del NACIR, los responsables de ISFOC explican que esperan concretar a lo largo de 2009 diversos proyectos de colaboración en Oriente Medio, Asia y EE.UU.
Los impulsores de la CPV reconocen que hoy por hoy esta tecnología aún se encuentra en un estado precomercial. Asimismo, la tecnología actual presenta una serie de peculiaridades que limitan su generalización. Por ejemplo, las células sólo funcionan adecuadamente en días despejados y con radiación directa, lo que reduce su uso óptimo a lugares muy soleados y ubicados en el ecuador del planeta. Por ejemplo, desde el ISFOC explican que uno de los criterios para elegir Puertollano como banco de pruebas fue su elevada cantidad de radiación directa.
No obstante, el inconveniente de la falta de sol se evita con el uso de seguidores solares a dos ejes de gran precisión, aunque lógicamente encarece el producto final. Además, si bien hay seguidores de concentración para su ubicación en tejados, sus impulsores no consideran que sea la opción más interesante para esta tecnología. Por otra parte, las pérdidas de eficiencia al concentrar hasta mil veces la luz del sol sobre el concentrador también son importantes, aunque menores que otras tecnologías solares, como la de lámina delgada.
En cuanto a los costes de la CPV, los responsables del ISFOC aseguran que en la actualidad son similares a los de la energía fotovoltaica convencional, si bien estiman que, a corto plazo, el desarrollo tecnológico y el crecimiento del mercado, unido a una normativa adecuada, permitirán situar el coste de generación eléctrica de la CPV por debajo de la fotovoltaica convencional.
