En el artículo anterior publicado en nuestro blog, os hablamos de energía fotovoltaica. Seguramente, mucha gente habrá visto paneles fotovoltaicos planos, ya sea en el tejado de una casa, de una instalación pública, de una gasolinera o pasando por la carretera (donde se puede ver campos enteros de paneles). Hoy, nos proponemos explicaros una variante de los sistemas de energía solar menos común: la fotovoltaica de concentración o CPV (del inglés Concentration Photovoltaics).
La idea principal de la CPV es reducir la cantidad de material semiconductor utilizada en un sistema fotovoltaico porque tiene un coste muy elevado. A cambio, se propone utilizar elementos ópticos (lentes, espejos), de menor coste, para conseguir la misma producción de electricidad. ¿Porque se llama fotovoltaica de concentración? Simplemente porque estos dispositivos ópticos permiten concentrar la radiación solar sobre una célula fotovoltaica de tamaño reducido pero de eficiencia superior a las células tradicionales (basada en silicio según lo explicado en este artículo).
Funcionamiento de una lente de Fresnel
En la siguiente imagen, se puede apreciar la diferencia entre un panel fotovoltaico plano (a la izquierda) y un sistema de concentración utilizando una lente de Fresnel para concentrar la misma radiación solar sobre una célula fotovoltaica más pequeña.
Las células fotovoltaicas utilizadas en CPV son diferentes de las células utilizadas en paneles planos. Deben poder aguantar una densidad de radiación más alta (la potencia lumínica que les llega es la misma pero sobre una superficie más pequeña). Son células de multiunión: están compuestas de varias capas de semiconductor que forman uniones p-n entre ellas (ver este articulo para entender las uniones p-n). Las diferentes capas tienen como objetivo aprovechar un rango más ancho del espectro solar que las células de silicio. De este modo, se consigue eficiencias mucho más altas (del orden del 40% vs. 18%).
Sin embargo, hay otro parámetro a tener en cuenta: como se trata de sistemas ópticos (es decir que tienen una alineación óptica), es necesario que sigan el sol a lo largo del día para que la superficie óptica (lente o espejo) esté siempre perpendicular a la radiación solar. Sin este seguimiento, el sistema CPV no puede producir electricidad, ya que la luz no se concentra en la célula. Este seguimiento representa un coste añadido para la CPV.Existen diferentes tipos de sistemas CPV.
Se pueden clasificar en 3 categorías: los sistemas refractivos (que utilizan una lente para concentrar), reflectivos (que utilizan un espejo) y mixtos (que usan lente y espejo). Las imágenes a continuación muestran un sistema refractivo y un sistema reflectivo.
Seguidor parabólico (sistema reflectivo) y módulo CPV con lentes Fresnel (sistema refractivo)
La CPV es una tecnología poco desarrollada comparado con la fotovoltaica tradicional. Por esta razón, no puede competir a día de hoy, tanto en precio como en fiabilidad. Además, la reciente crisis económica ha sido un gran freno al desarrollo de la CPV debido a los recortes en fondos de investigación en casi todos los países. Es de notar que en España, existe un centro en Puertollano (el ISFOC) que se dedica al estudio y el análisis de los sistemas CPV.
La fotovoltaica de concentración es un mundo muy amplio, con avances tecnológicos fantásticos. Si queréis conocer la CPV más en detalles, podéis dejarnos un comentario y le dedicaremos otro artículo.
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