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Paneles solares Biológicos

Los estudios sobre las estructuras de algunos de los sistemas naturales recolectores de luz más eficientes están marcando el camino para las nuevas generaciones de células solares inspiradas por fenómenos biológicos naturales.

Ahora, un equipo de investigadores de la Universidad de Washington en San Luis y el Laboratorio Nacional estadounidense de Oak Ridge (ORNL, por sus siglas en inglés) ha llevado a cabo un análisis de la estructura de clorosomas en bacterias verdes fotosintéticas.

Los clorosomas son eficientes en la recolección de luz solar para convertirla en otras formas de energía, incluso en ambientes extremos y con poca luz.

El clorosoma es una de las «antenas» más eficientes para la captura de energía solar que ha sido encontrada en la naturaleza, tal como enfatiza Volker Urban del Centro de Biología Molecular Estructural, dependiente del ORNL

El equipo de investigación analizó la estructura de los clorosomas bajo diferentes condiciones térmicas e iónicas, y ha comprobado que ésta cambia muy poco bajo todas estas condiciones, lo que demuestra que son muy estables.

Esto es sumamente importante para las aplicaciones biohíbridas potenciales, como por ejemplo recolectar la energía solar en materiales sintéticos de una célula solar híbrida.

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El tamaño, la forma y la organización de ciertos complejos bioquímicos que recolectan energía solar, como los clorosomas, son factores críticos en la transferencia de electrones a los electrodos semiconductores de los dispositivos de energía solar.

Conocer mejor cómo funcionan los clorosomas en la naturaleza podría ayudar a los científicos a imitar sus mecanismos con el fin de crear células solares híbridas inspiradas en la biología y con una eficiencia comparable a la de sus homólogas naturales.

Estos son los nuevos paneles solares Biológicos

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Poco a poco, se están realizando nuevas investigaciones con el fin de aumentar la eficiencia de estas placas, para que pronto puedan ser trasladadas a la población.

Uno de los últimos avances ha sido llevado a cabo en la Universidad de Binghampton, suponiendo un gran paso en el desarrollo de este tipo de dispositivos. Y es que, por primera vez, han logrado conectar nueve celdas solares biológicas, dando lugar a un verdadero panel solar biológico capaz de generar electricidad con una potencia mucho mayor de la conseguida hasta ahora, 5’59 microvatios.

Este mismo grupo de investigación ya comenzó a introducir mejoras en este procedimiento el año pasado, al cambiar los materiales tradicionales por otros que parecían aumentar la eficiencia y, sobre todo, al sustituir el método tradicional de doble cámara para albergar las bacterias por otro mejor, basado en los microfluidos.

Por lo tanto; estos paneles, que aprovechan la fotosíntesis  y la respiración celular continuamente en ciclos de 12 horas día-noche, generan electricidad con un rendimiento superior a los obtenidos hasta el momento y, tras un largo proceso de mejora, podrían suponer el futuro del suministro eléctrico a largo plazo en lugares remotos, donde la sustitución frecuente de la batería no resulta práctica.

Sin embargo, a pesar de los grandes avances realizados, a estos científicos aún les queda mucho por andar; ya que, en la actualidad, un panel solar típico, compuesto por 60 células fotovoltaicas, es capaz de producir 200 vatios de potencia, mientras que uno del mismo tamaño, basado en celdas solares biológicas, produciría unos 0’00003726 vatios. De momento es muy poco, pero están empezando por lo que es posible que en breve el rendimiento sea mucho mayor.

15 de abril de 2016 at 11:53 Deja un comentario

Energía solar nocturna

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Uno de los problemas mas significativos de la energía solar, es que esta ahí, disponible, pero solo durante el día, solo durante días soleados, o sea que por momentos sobra y por momentos falta. Almacenarla no es un tema trivial y es aquí donde científicos del Technion han dado un paso gigante. Usando el poder del sol y películas ultrafinas de óxido de hierro (comúnmente conocido como óxido), investigadores israelíes han encontrado una nueva manera de dividir las moléculas de agua en hidrógeno y oxígeno.

El descubrimiento, publicado esta semana en Nature Materials, podrían conducir a sistemas mucho menos costosos y más eficientes para almacenar energía solar en forma de combustibles basados en hidrógeno. Esto podría ser un gran paso adelante en el desarrollo de un “reemplazo viable” a los combustibles fósiles.

“Nuestro enfoque es el primero de su tipo”, dice el investigador principal, Profesor Avner Rothschild, del Departamento de Ciencia de Materiales e Ingeniería. “Hemos encontrado una manera de atrapar la luz en películas ultrafinas de óxido de hierro que son 5.000 veces más delgadas que una hoja de papel de oficina normal. Esta es la clave que permite lograr una alta eficiencia y un bajo costo.”

El óxido de hierro es un material semiconductor barato de producir, estable en elagua, y a diferencia de otros semiconductores como el silicio puede enfrentar el oxido, sin ser corroído, o descomponer se. Pero también presenta desafíos, el más grande de los cuales fue encontrar una manera de superar sus malas propiedades de transporte eléctrico. Los investigadores han luchado durante años con esto.

“Nuestra trampa de luz, supera esta desventaja, lo que permite una absorción eficiente de las películas ultrafinas en el que los portadores de carga fotogenerados se recogen de manera eficiente”, dice el profesor Rothschild.

El avance podría hacer posible el diseño de células solares baratas que combinan fotoelectrodos ultrafinos de óxido de hierro con las células fotovoltaicas convencionales basadas en silicio u otros materiales para producir electricidad e hidrógeno.

Según el Profesor Rothschild, estas células podrían almacenar la energía solar para uso según la demanda, 24 horas por día. Esto está en marcado contraste con las células fotovoltaicas convencionales, que proporcionan energía sólo cuando brilla el sol (y no por la noche o cuando está nublado).

Los resultados también se podría utilizar para reducir la cantidad de elementos extremadamente raros que la industria de panel solar utiliza para crear el material semiconductor en sus segunda generación de células fotovoltaicas.

El método del equipo Technion captura la luz de forma que podría ahorrar el 90% o más de los elementos raros como el telurio e indio, sin comprometer su rendimiento.

El Instituto Technion-Israel de Tecnología es una importante fuente de innovación y la capacidad intelectual que impulsa la economía israelí, y la clave de renombre de Israel como en el mundo “.

Sus tres ganadores del Premio Nobel ejemplifican la excelencia académica. Technion personas, ideas e inventos que hagan contribuciones incalculables al mundo, incluyendo medicinas para salvar vidas, energía sostenible, informática, conservación del agua y nanotecnología.

6 de noviembre de 2014 at 08:35 Deja un comentario

Ecoenergía en las ventanas

Panel solar transparente

                  Panel solar transparente

Os imagináis que pudiésemos utilizar los cristales de las ventanas de las casas o coches para poder obtener energía y seguir disfrutando de la luz que entra por ellas. Pues esto ya es una realidad.

Científicos de la Universidad de Michigan dieron un paso fundamental en el ahorro de energía. Crearon paneles solares completamente transparentes. Los paneles traslúcidos ya existían pero hasta el momento sólo existían diseños que eran hasta 70% transparente o menos, limitando casi completamente la visibilidad.

Los creadores creen que este es el primer paso para incluir este tipo de paneles en edificios o rascacielos. El nuevo diseño les permitirá almacenar mucha energía para los edificios o incluso podrá usarse de pantallas en dispositivos eléctricos como tablets o smartphones.

«Los materiales no absorben ni emiten luz en el espectro visible y se ven excepcionalmente transparentes para el ojo humano», detalló el investigador líder del proyecto, Richard Lunt, quien también explicó que esta alternativa es mucho más barata que otras formas de energía solar. Además de la transparencia se suma el bajo costo como buena noticia.

«Esto abre una gran área de oportunidades para desplegar la energía solar de una manera no intrusiva. En última instancia, queremos lograr que ni siquiera sepas que las superficies de aprovechamiento de energía se encuentran ahí», aseguró Lunt.

La eficiencia de conversión es del 5%. El panel está compuesto por moléculas orgánicas desarrolladas por el equipo, capaces de absorber los espectros de luz ultravioleta e infrarroja.

3 de septiembre de 2014 at 08:43 Deja un comentario

La sal marina abaratará las células solares.

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Se trata del cloruro de magnesio, tan eficiente como el cloruro de cadmio. Así lo aseguran los investigadores de la Universidad de Liverpool, que han descubierto que el cloruro de magnesio puede reemplazar al cloruro de cadmio en las células solares, a un costo 300 veces menor.
Las células solares más baratas disponibles en la actualidad tienen una capa de sulfuro de cadmio, a continuación, una capa de teluro de cadmio, seguido por una capa de cloruro de cadmio. Esta capa final aumenta la eficiencia del panel solar en la conversión de sólo 2% de la luz solar en electricidad, a conversión de 15% de la luz solar en electricidad. Es por ello que el físico Jon Mayor y su equipo han descubierto que el cloruro de magnesio se extrae del agua del mar alcanza el mismo impulso a la eficiencia, de modo que se puedan hacer células solares con este material y abaratar el coste.

Para ello, el equipo utilizó un proceso de deposición de pulverización catódica para depositar la primera capa de teluro de cadmio en una hoja de vidrio ordinario. A continuación, se aplicó teluro de cadmio usando un sistema de sublimación de espacio cerrado. La capa de cloruro de magnesio se pulveriza sobre la célula solar, que se recuece en un horno. Luego se agregan contactos de oro respaldados para conducir la electricidad producida. Como resultado, se probaron la eficiencia de las células de cloruro de magnesio utilizando un simulador solar para descubrir la efectividad del material aplicado.

Dado que los costes del cloruro de magnesio con de 1 dólar por kilogramo -en comparación con el cloruro a 300 dólares el kilogramo- lo confirma como opción válida. E inclusive no es tóxico el cadmio. Ya se utiliza en productos y procesos tan diversos como para realizar sales de baño, en la fabricación de queso de soja y carreteras de deshielo. Por ello no requeriría de las mismas medidas de manejo cuidadosas como el cloruro de cadmio.

3 de julio de 2014 at 09:55 Deja un comentario

NUEVAS CELDA FOTOVOLTAICA QUE EMITE LUZ.

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Un equipo de investigadores de la Universidad Tecnológica de Nanyang desarrolló un nuevo tipo de celda fotovoltaica cuya particularidad es que puede emitir luz además de convertir la luz en electricidad.
La célula fotoeléctrica está hecha de perovskita, la que se estima que tiene un enorme potencial para desarrollar paneles solares altamente eficientes y económicos, y tiene la particularidad que además de brillar cuando pasa electricidad a través de ella, también se puede personalizar para emitir diferentes colores.
El descubrimiento de este material, publicado en Nature Materials, fue de casualidad: El candidato a postdoctorado Sum Tze Chien le preguntó a su profesor guía Xing Guichuan que apuntara un láser a una celda solar híbrida con perovskita en la que estaban trabajando, y para sorpresa del equipo, la pieza comenzó a brillar más en vez de absorber la luz como es lo usual.
Según los investigadores, el nuevo material podría perfectamente ser utilizado tanto en pantallas planas como incluso en ventanas, pues además es semi translúcido, lo que significa que se podrían utilizar como las ventanas de un edificio que de noche emitirían su propia luz, algo ideal para avisos publicitarios o edificios ecológicos.
Esta celda fotovoltaica además es cinco veces más económico que las actuales células fotoeléctricas basada en el silicio, pues su proceso de manofactura se realiza combinando diversos materiales químicos a temperatura ambiente.

11 de mayo de 2014 at 08:25 Deja un comentario

Adiós a las baterías recargables, gracias a la melanina. Baterías eternas.

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Arturo Solís Herrera descubrió que la melanina puede romper la molécula del agua y volver a unirla, lo cual libera energía limpia (¡limpia!) en un proceso circular inagotable que provee electricidad.

Durante 12 años el científico mexicano Arturo Solís Herrera estudió la melanina, asombrado por su capacidad catalizadora de energía. Cuando encontró que la melanina inyecta hidrógeno a las células, descubrió la llamada fotosíntesis humana; un proceso parecido al de las plantas cuando son alcanzadas por la luz. Es decir, la melanina produce energía al interior del cuerpo humano, información que anteriormente era desconocida.

Tras encantarse con esta sustancia y estudiarla, también descubrió que la melanina posee la capacidad de separar la molécula del agua (el hidrógeno del oxígeno) fenómeno que naturalmente produce energía. Pero además, la melanina también puede unir nuevamente los elementos que conforman la molécula. Esto quiere decir que es posible generar un círculo infinito de generación de energía cuando estas dos sustancias se tocan.

A partir de este principio Solís Herrera creó BaTGen, una batería que capaz de mantener una linterna encendida durante cien años, con la única condición de cambiar de foco una vez terminado el ciclo natural de este. Se trata de una batería probablemente inacabable, siempre y cuando las condiciones de cuidado son las adecuadas. Solís, desde su descubrimiento, tiene cuatro lámparas en su laboratorio que han permanecido encendidas durante más de cuatro años.

Así, tras cuatro años de batallas legales, logró que la Federación Rusa le otorgara la patente 6017379 después de demostrar las nuevas propiedades energéticas de la melanina. Aunque su lucha legal le costó alrededor de 40 mil dólares, el estudioso reconoce su orgullo por registrar una patente mexicana de este tipo (aunque penosamente no en su país). Solís Herrera afirma que el mundo está ansioso por la generación y exploración de energías limpias, que finalmente, y si los grandes intereses deciden mantenerse con vida, ganarán la batalla ecológica.

9 de marzo de 2014 at 10:20 Deja un comentario

Imaginas obtener energía de las plantas?

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Los paneles solares biológicos son una interesante opción en la que se ha concentrado el diseñador suizo Fabienne Felder con su proyecto llevado a cabo en colaboración con la Universidad de Cambridge, consistente capturar los electrones generados por la fotosíntesis y convertirlos en electricidad.

Aunque el proyecto todavía está en su fase inicial, Felder confía en poder comercializar su invento dentro de unos años. Un invento que consiste en una tecnología que haga posible la extracción de electricidad de las plantas. En concreto, se están consiguiendo resultados satisfactorios a partir de un grupo de macetas bien ordenadas que contienen musgo.

El poder eléctrico de las plantas

El objetivo es utilizar las plantas como paneles solares biológicos que logren eficiencia a la hora de formar lo que denominan una célula de combustible microbiano, por lo que si bien trabajan con musgo podrían hacerlo con cualquier otra planta, siempre teniendo en cuenta que habrá que elegir las más adecuadas. La clave está, en realidad, en el proceso de fotosíntesis realizado por las plantas, a partir de cual se captura y aprovecha el poder eléctrico conduciéndolo a través de un entorno acuático en el que se desarrolla la planta.
El equipo considera que la fotosíntesis es un proceso eficiente en la generación de electricidad, por lo que el reto será saber aprovecharlo para usos prácticos, como alimentar una radio, como ya han conseguido. Queda, sin embargo, mucho por recorrer, pues sólo se ha podido capturar el 0,1 por ciento de los electrones producidos por los musgos.

14 de febrero de 2014 at 09:05 Deja un comentario

Chimenea solar inflable, invento español resucitado

El fabricante Lindstrand Balloons está diseñando una chimenea solar inflable de 1 kilómetro de altura, para ser utilizada en lugares remotos.
La energía recogida por esta chimenea movería turbinas, para suministrar electricidad a áreas remotas, donde las fuentes tradicionales de energía son escasas.
Especialmente útil en zonas propensas a terremotos, donde las líneas de energía son difíciles de mantener.
Se estima que esta chimenea inflable costaría unos 20 millones de dólares, mientras que una similar, pero de concreto costaría 750 millones.
Por ahora trabajan en un modelo de prueba de 3.3 metros, que puede flotar en el agua; su siguiente paso, una chimenea de 20 metros.

Leer más: http://www.torre-solar.es/index.php.

6 de febrero de 2014 at 09:15 1 comentario

Nuevas células termofotovoltaicas, aprovecharán la luz y el calor solar

El MIT ha presentado un desarrollo de célula para un panel solar capaz de asimilar tanto el calor como la luz del sol para producir energía. Con la introducción de una capa extra donde los nanotubos de carbono son la parte esencial, se ha logrado que el calentamiento de estos nanotubos produzcan una especie de incandencencia de unos nuevos cristales con una longitud de onda que posteriormente la célula fotovoltaica clásica puede aprovechar y sumar esta energía a la que de por sí ya podía generar.

La teoría asociada a este nuevo tipo de panel solar nos dejaría según sus desarrolladores, una eficiencia teórica cercana al 80% (en la actualidad la teoría sería de un 33.7 % máximo, con un 1% en la realidad) aunque por ahora solo han conseguido alcanzar poco más de un 3%. Su promesa la cifran en un 20%, así como costes de fabricación más bajos para hacerla realidad de forma comercial.

Leer más: Células Termo-fotovoltaicas

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21 de enero de 2014 at 22:40 Deja un comentario

Nueva lámina fotovoltaica transparente, altamente eficiente y barata de Perovskita.

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Un equipo de científicos dirigido por el investigador Hendrik Bolink del Institut de Ciència Molecular (ICMol) del Parc Científic de la Universitat de València ha creado un dispositivo fotovoltaico delgado, similar a una lámina, de muy bajo coste y una alta eficiencia.

Los resultados de este trabajo, realizado en colaboración con investigadores del École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) en Suiza, se publicaron ayer en la revista Nature Photonics.

La célula solar está formada por una capa de perovskita, un material híbrido orgánico-inorgánico de fácil síntesis y bajo coste, colocada entre dos capas ultra finas de semiconductores orgánicos, con un grosor total de menos de media micra (millonésima parte de un metro).

Hendrik Bolink explica que para su fabricación “se han utilizado procesos de baja temperatura similar a los usados en la imprenta, lo que permite fabricar estos dispositivos sobre láminas de cristal o folios de plástico para que sean flexibles”. Existe la posibilidad de hacer los dispositivos de apariencia semitransparente, una característica muy útil para el aprovechamiento solar desde los edificios, ya que, también por su poco espesor y bajo peso, se podrían colocar en las ventanas y, al mismo tiempo que frenaran la entrada de rayos solares, generarían electricidad.

Las células fotovoltaicas que convierten la luz solar directamente en electricidad usan en la mayor parte de los casos –alrededor del 85%– silicio cristalino como material activo, un producto muy caro, mientras que el resto está basado en capas delgadas de teluro de cadmio y sulfuro de cadmio, más económicas de producir, pero basadas en materias primas muy escasas y contaminantes por incluir cadmio.

Las altas eficiencias en células solares de capa delgada usando materiales muy abundantes y baratos, como los que constituyen las perovskitas, abre la puerta para aumentar el porcentaje de energía solar en la mezcla de fuentes renovables.

Leer más : perovskita

30 de diciembre de 2013 at 08:16 Deja un comentario

Hidrógeno a partir de agua y luz

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Un grupo de investigadores han descubierto un catalizador que puede obtener hidrógeno separando el oxígeno del agua usando sólo luz solar y nanopartículas de óxido de cobalto. El descubrimiento puede dar lugar a una fuente de energía limpia y renovable.

Los resultados de las investigaciones han sido publicados en la revista Nature Nanotechnology. Bao Jiming, autor principal del artículo y profesor asistente en el Departamento de Ingeniería Eléctrica y Computación de la Universidad de Houston, la importancia de la investigación radica en el descubrimiento del nuevo fotocatalizador y el potencial de la nanotecnología.

La separación de las moléculas de agua mediante fotocatálisis se lleva investigando desde la década de 1970. Pero nunca antes se había usado óxido de cobalto para este fin. El proyecto se basó en otros experimentos de investigadores de la Universidad de Houston, la Universidad Estatal de Houston, la Academia China de Ciencias, la Universidad del Estado de Texas, la empresa de ópticas Carl Zeiss Microscopía LLC y la Universidad de Sichuan.

Los investigadores usaron las nanopartículas de dos maneras: mediante un láser y de forma mecánica. Bao señala que, aunque hay algunas diferencias, ambos métodos han funcionado. En los experimentos se han usado distintas fuentes de luz, desde un láser a la luz blanca que simula el espectro solar. Bao asegura que la reacción puede funcionar igual de bien usando la luz solar de forma natural, así que no necesitaría energía extra para completar el proceso.
Cuando se añaden las nanopartículas y se aplica la luz, el agua se divide en hidrógeno y oxígeno casi instantáneamente, produciendo el doble de hidrógeno que de oxígeno, según la relación dos a uno de las moléculas de agua.

Aumentar la eficiencia del proceso

El experimento demuestra que hay un potencial enorme como fuente de combustible renovable. La tasa de eficiencia es del 5%, una tasa de conversión demasiada baja para ser viable comercialmente. Bao cree que habría que llegar a una tasa de eficiencia de, aproximadamente, un 10%, esto es, que el 10% de la energía solar incidente se convierta en energía química para producir hidrógeno.

Hay otras cuestiones que hay que resolver, en general, para reducir costes y para ampliar la vida útil de las nanopartículas de óxido de cobalto, ya que no funcionaban después de una hora de reacción.

Leer más :hidrógeno, luz y nano partículas

25 de diciembre de 2013 at 23:02 Deja un comentario

Paneles solares impresos en papel

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La impresora Australiana utilizada por investigadores del Victorian Organic Solar Cell Consortium tiene la particularidad de poder imprimir células o paneles solares de material orgánico a tamaño A3 en su equivalente en papel convencional (casi 30cm. de ancho), lo cual simplifica la fabricación y equivale a una mejora en los procesos productivos.

El proceso de impresión se realiza por transferencia en el que polímeros orgánicos semiconductores con propiedades similares a las del silicio utilizado en los paneles solares convencionales, se diluyen en líquido para poder ser utilizados de forma similar a la tinta. A su vez, el soporte de impresión puede ser una lámina flexible de plástico transparente (haciendo que el panel sea semitransparente) u otras superficies tales como el acero. Y la potencia eléctrica generada por estos paneles fotovoltaicos orgánicos es de entre 10 y 50 wt por metro cuadrado dependiendo de la cantidad de luz solar recibida, aunque los investigadores aseguran haber alcanzado picos de hasta 80 wt en el laboratorio (lo suficiente para encender de una a dos bombillas).

Según investigadores, el objetivo a corto plazo es aplicar los paneles solares impresos en la electrónica de consumo y en pequeños dispositivos. Más adelante pueden ser un desarrollo clave para ampliar sus aplicaciones y usos de tal modo que en el futuro una parte de la electricidad consumida no proceda de las fuentes tradicionales, sino de una variedad de fuentes alternativas combinadas con las fuentes de energía utilizadas actualmente.

Aún está por conocer la durabilidad y resistencia de estos paneles impresos, aunque de momento aseguran que no sufren pérdidas apreciables de eficiencia después de seis meses de uso. La eficiencia es otro de los aspectos que, como sucede con los paneles convencionales, aún debe mejorarse.

Leer más: Papeles solares de papel 

3 de julio de 2013 at 02:57 1 comentario

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