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El Instituto Austriaco de Tecnología, Fraunhofer ISE y Forster Industrietechnik están desarrollando un nuevo concepto de sistema fotovoltaico en tejados para autopistas. Su objetivo es aprovechar el potencial de las redes de carreteras subexplotadas para generar electricidad.

El Instituto Austriaco de Tecnología (AIT), en colaboración con Fraunhofer ISE y Forster Industrietechnik de Alemania, ha lanzado el proyecto piloto PV-SÜD para crear nuevas oportunidades para la generación de energía solar en las redes de carreteras.

Varios proyectos en Alemania, Austria y Suiza ya han demostrado que la energía fotovoltaica se puede utilizar para suministrar electricidad para áreas de descanso o para iluminar túneles. El proyecto PV SÜD trabajará inicialmente en el desarrollo de un concepto y un proyecto piloto para el despliegue de tejados fotovoltaicos en autopistas con mucho tráfico.

Además del doble uso del espacio, los científicos esperan otros resultados positivos, incluida la protección de las superficies de las carreteras contra las precipitaciones y el sobrecalentamiento. También quieren verificar si los tejados fotovoltaicos proporcionarían valor añadido para las carreteras, como se esperaba, al tiempo que prueban la viabilidad práctica, técnica y económica de dichos conceptos.

La primera parte del proyecto es desarrollar un prototipo de techo fotovoltaico, incluida la selección de módulos y estructuras de soporte. El objetivo es determinar si el sistema fotovoltaico puede satisfacer una serie de requisitos diferentes, incluidos el drenaje, las cargas de viento y nieve, la estabilidad y la resistencia al impacto, las posibilidades de mantenimiento y la seguridad del tráfico. Luego, los científicos probarán si el sistema funciona de manera confiable.

“Con la cubierta fotovoltaica, se deben lograr los siguientes objetivos en particular. Primero, la producción de energía fotovoltaica utilizando tecnologías apropiadas de módulos fotovoltaicos ”, dijo Manfred Haider, gerente de proyectos en el Centro AIT para Sistemas de Movilidad. “En segundo lugar, el uso flexible de la red vial y, en tercer lugar, aumentar la vida útil del pavimento protegiéndolo del sobrecalentamiento y la precipitación. En cuarto lugar, protección adicional contra el ruido “.

El proyecto PV-SÜD está financiado a través del Ministerio Federal de Acción Climática, Medio Ambiente, Energía, Movilidad, Innovación y Tecnología de Alemania (BMK), la Agencia Austriaca para la Promoción de la Investigación (FFG), el Ministerio Federal de Transporte de Alemania y la Agencia Federal de Suiza. Oficina de Carreteras. El conocimiento obtenido del proyecto de investigación beneficiará el uso futuro de la energía fotovoltaica en las redes de carreteras de los tres países.

Todos los días, los caballos de batalla de tecnología limpia, continúan empujándonos hacia adelante a un ritmo rápido, pero ocasionalmente también hay un nuevo giro en algún tipo de tecnología ya existente. La energía solar está expulsando el carbón en Texas y está alimentando hogares en todo el mundo. La energía solar es el futuro. Sin embargo, una compañía en Suiza y su socio, Kronberg y St. Gallish-Appenzellische Kraftwerke (SAK), han creado algo único con la energía solar.

Más que un techo típico que uno instalaría en los hogares, este techo está destinado a estacionamientos y mantendrá los vehículos frescos mientras hace calor. El techo solar plegable puede salir cuando sale el sol, absorber los rayos y luego irse “a dormir” cuando está nublado, de noche o llueve. Aquí están las especificaciones:

• Tamaño: 4,000 M2 o 43055.64 pies cuadrados.
• Paneles: 1.320 paneles por techo.
• Plazas de estacionamiento: 150
• Producción anual: turno 350,000 kWh

El proyecto comenzó en la primavera de 2020 cuando construyeron el sistema fotovoltaico plegable en el estacionamiento de Kronbergbahn. Tiene 1.320 paneles solares y produce 350,000 kWh por año. En este momento, las empresas están buscando inversores interesados ​​en patrocinar un panel. Hay 660 paneles disponibles para el derecho de uso – 330 paneles son utilizados directamente por SAK y Kronbergbahn AG – y el acuerdo de licencia tiene una duración de 15 años.

Los inversores recibirán cinco cupones de experiencia diferente durante su derecho de uso de 15 años; los cupones varían según la inversión. Si estás interesado en invertir en un panel, tienes dos opciones. Puedes invertir en un panel completo o por trimestre:

1. Panel entero CHF 800 (USD$ 852)
2. Cuarto de panel CHF 200 (USD$ 213)

En el formulario de pedido, puedes enumerar hasta cuatro nombres para las letras del panel y también puedes incluir una dedicación personal en el certificado.

Evolución de la energía solar

Un dato curioso sobre la energía solar es que ha sido utilizada por humanos desde el siglo VII a. C. En aquel entonces, los humanos usarían la luz solar para encender fuego. Los griegos y los romanos pudieron usar espejos para encender antorchas en el siglo III a. C.

Estos espejos se hicieron conocidos como espejos ardientes. Otros usos pasivos de la energía solar que todavía son populares hoy en día son los cuartos solares, habitaciones con grandes ventanas que dirigen la luz solar hacia un área concentrada. Y en los años 1700-1800, los científicos pudieron alimentar hornos para viajes largos, así como utilizar el poder del sol para alimentar barcos de vapor.

Como sabemos, más recientemente, los sistemas solares fotovoltaicos se desarrollaron y han mejorado drásticamente en las últimas décadas. El costo de la energía solar solía costar alrededor de $ 300 por Watt en 1956.

La energía solar ha recorrido un largo camino. Tal vez estos techos solares retráctiles sean otro paso adelante para un segmento de nicho del mercado.

Los investigadores en Francia han intentado predecir la competitividad de los módulos fotovoltaicos en tándem frente a los productos cristalinos comerciales en 2030. Los productos cristalinos serán un 22-24% eficientes en una década, según los investigadores, posiblemente un 25% si las versiones interdigitadas de heterounión de contacto posterior se vuelven convencionales . Para competir, los dispositivos en tándem deberán ofrecer períodos de vida y tasas de degradación similares, además de eficiencias del 30%.

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Los módulos fotovoltaicos hechos con celdas solares en tándem tendrán que mostrar eficiencias del 30% y ofrecer la misma vida útil y la misma tasa de degradación que los paneles cristalinos estándar si los fabricantes desean alcanzar la producción comercial.

Ese es uno de los principales hallazgos de la visión de la tecnología fotovoltaica de IPVF en papel para 2030, realizada por investigadores del instituto tecnológico francés L’Institut Photovoltaïque d’Ile-de-France (IPVF), y publicado en Progress in Photovoltaics.

Según el documento, que evalúa la competitividad potencial de los módulos en tándem frente a los productos de silicio cristalino, las versiones comerciales de este último alcanzarán eficiencias del 22-24% para el final de la década, y posiblemente del 25% si el contacto posterior interdigitado (IBC) Los productos de heterounión alcanzan la producción comercial. Se espera que los productos cristalinos cuesten menos de USD$ 0.15 / W para 2030, tengan una eficiencia máxima teórica de 29.4% y una tasa de degradación anual de 0.5% durante una vida útil de 30 años.

Perovskitas

En ese escenario, dijeron los investigadores, los dispositivos en tándem requerirían una nueva lista de materiales, y las perovskitas podrían salvarlos de ser enviados a la historia. “Anticipamos que la perovskita en los módulos en tándem c ‐ Si [silicio cristalino], que puede construir sobre una base de producción de módulos de − c [más de] 100 GW, podría implementarse primero en mercados de áreas restringidas como un producto premium, compitiendo con SHJ [heterounión de silicio] y módulos de c-Si premium de IBC ”, escribieron los académicos.

Basándose en una producción de tal escala, los dispositivos en tándem basados ​​en perovskita podrían competir superando el 30% de eficiencia y ofreciendo una tasa de degradación y una vida útil similares a sus rivales de silicio cristalino. En ese escenario, los productos en tándem podrían costar solo USD$ 0.05-0.10 / W más que los dispositivos cristalinos, según los investigadores.

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El grupo de IPVF señaló que las células solares III-V de arseniuro de galio (GaAs) ya han superado el 32% de eficiencia en los laboratorios. “Sin embargo, hay un problema de costo crítico con los materiales III-V que se está abordando actualmente, p. Ej. mediante el desarrollo de métodos de deposición de menor costo, como la epitaxia en fase de vapor de hidruro “, dijeron los investigadores.

Las células solares en tándem de perovskita hasta ahora han alcanzado eficiencias de alrededor del 28%.

El gigante chino se adelantó a sus rivales que recientemente anunciaron su intención de trabajar hacia la próxima generación de mega paneles al comprometerse a tener su producto Vertex de 600 W a la venta a fines de marzo.

Cinco meses después del lanzamiento de su primer módulo solar de más de 500 W, Trina Solar ha presentado una serie Vertex de próxima generación que, según dice, puede generar hasta 600 W.

En una conferencia de prensa por la compañía en su sede de Changzhou, el jefe de estrategia y gestión de productos Zhang Yingbin dio detalles de una serie de paneles que incluye dos productos para clientes internacionales: un modelo bifacial de 6 × 10 celdas que, según ha afirmado, puede rendir hasta 600 W, y un dispositivo 5 × 11, 550 W, que también es bifacial.

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Trina dijo que la innovación que aumenta aún más la producción fue el uso de celdas de medio corte en lugar de trisección. “La eficiencia máxima del módulo es de hasta el 21,2%”, dijo Zhang.

El Vertex tiene un voltaje de circuito abierto más bajo de 41.7 V y una corriente elevada de 18.4 A, según Trina. La potencia de la cadena disponible para proyectos solares podría aumentar hasta un 41% para los desarrolladores que usan Vertex, dijo el fabricante, con el producto que ofrece ahorros de equilibrio del sistema de RMB0.1 / W ($ 0.014), gracias a la necesidad de menos cables, cimientos, estanterías y otras infraestructuras. Eso generaría un costo nivelado de reducciones de energía del 2-3%, dijo Trina.

Este año

Zhang dijo que la compañía con sede en Changzhou comenzará a producir el Vértice de 550 W este año, con la versión de 600 W prevista para el primer trimestre del próximo año. Trina dijo que tendrá 10 GW de capacidad de producción anual de Vertex este año, aumentando a 21 GW el próximo año y 31 GW el año siguiente.

La ambición del primer trimestre para el modelo Vertex más poderoso robaría la marcha a los rivales de Trina, quienes formaron la Alianza Ecológica de Innovación Abierta Fotovoltaica 600 W + este mes con el objetivo de producir el próximo nivel de módulos ultrapotentes.

El Vertex también fortalecería las afirmaciones de la oblea de silicio de 210 mm respaldada por Trina, tal como algunos de sus rivales insisten en que 182 mm debería ser el estándar de la industria.

La compañía finlandesa ICS ha desarrollado una lámina que, según afirma, puede aumentar significativamente el rendimiento de los paneles solares, cuando se aplica a un módulo fotovoltaico. Fraunhofer ISE de Alemania ha confirmado que el aumento en el rendimiento de los módulos solares convencionales con la lámina solar varía del 5% al ​​10%.

ICS ha desarrollado una película solar con óptica integrada (Solar Energy Optics – SEO) que debería aumentar el rendimiento de los paneles solares convencionales hasta en un 10%. Con aplicaciones fotovoltaicas innovadoras, es posible obtener ganancias aún mayores, afirma el fabricante, y agrega que se ha demostrado que la lámina solar es más efectiva que cualquier proceso de absorción de luz que se haya introducido y probado hasta ahora en la industria.

“Encontramos una manera de absorber los rayos de luz y transmitirlos con mucha precisión”, explicó el CEO de ICS, Kari Rinko. “Nuestra tecnología de lámina SEO se basa en una óptica de cavidad integrada que no está expuesta a influencias externas o contaminación, y por lo tanto tiene la misma vida útil que el panel solar”.

La compañía está segura de que su tecnología puede hacer una valiosa contribución en la búsqueda de precios de energía más bajos. “La solución de lámina SEO aumenta la cantidad de luz que se dirige a las celdas solares”, explicó Rinko. “Los módulos solares se benefician directamente porque un aumento de la luz solar hace que el módulo solar sea más potente”. Fraunhofer ISE de Alemania ha confirmado que el aumento en el rendimiento de los paneles solares convencionales con la lámina solar varía del 5% al ​​10%.

“Una característica sorprendente de la solución de película SEO es que la capa de lámina solo se aplica a los bordes circundantes, ya sea en el panel de vidrio superior o inferior”, explicó Rinko. “Dado que no cubre toda el área de las celdas solares, ofrece más ventajas económicas al ahorrar costos de material”.

ICS dice que ha desarrollado un proceso de producción sólido para producir la lámina y aplicarla sin problemas a los paneles solares. La lámina se fabrica mediante un proceso rentable de rollo a rollo, según la compañía. “Esto significa que nuestra tecnología es totalmente escalable y se puede implementar sin problemas a escala industrial a nivel mundial”, dijo Rinko.

La compañía dice que ahora está lista para comenzar la producción piloto, a fin de convencer a los fabricantes fotovoltaicos de todo el mundo de su tecnología y las ventajas. “La solución de lámina SEO ofrece muchas ventajas, como un reflector transparente y negro con una reflectancia del 80% y una ganancia de energía del 30% con paneles solares transparentes y translúcidos”, agregó Rinko.

Los conceptos de los paneles solares que rastrean el sol(seguidores solares) y las matrices de paneles solares bifaciales han existido de forma independiente antes, pero los investigadores han analizado los beneficios de combinarlos por primera vez.

Un equipo del Instituto de Investigación de Energía Solar de Singapur, dirigido por Carlos Rodríguez-Gallegos, descubrió que los paneles con celdas fotovoltaicas en ambos lados que también podrían inclinarse para seguir al sol producirían un 35 por ciento más de energía y reducirían el costo promedio de electricidad en 16 por ciento.

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En la actualidad, los paneles solares en todo el mundo se instalan predominantemente con una orientación fija y capturan la luz solo desde un lado. Esto significa que dependen de la posición del sol en el cielo y solo pueden convertir aproximadamente el 22 por ciento de la luz que absorben en energía.

En un nuevo estudio publicado en la revista Joule, Rodríguez-Gallegos y su equipo sugieren utilizar paneles fotovoltaicos de doble cara que también puedan seguir al sol, para aumentar aún más su eficiencia.

El objetivo de cualquier panel solar es absorber tanta energía del sol como sea posible, dijo Rodríguez-Gallegos en un comunicado. La ventaja de usar paneles solares de dos lados es que también pueden absorber energía que se refleja en el suelo en su parte posterior.

Además de una inclinación fija, existen dos tipos de paneles solares que pueden rastrear el sol: los rastreadores de un solo eje siguen al sol a lo largo de un día, típicamente inclinándose de este a oeste y los rastreadores de doble eje, que no solo se inclinan desde de este a oeste, pero también gire 360 ​​° para seguir al sol en el transcurso de un año, ya que la elevación del sol es más alta en verano y más baja en invierno.

Si bien hay una serie de avances pioneros que se están realizando actualmente en tecnología solar, esta innovación es extremadamente simple. El equipo analizó la energía generada por diferentes configuraciones de paneles solares y junto con datos del Sistema de Energía Radiante de la NASA, Clouds and Earth y datos de campo sobre patrones de luz solar global de tres institutos diferentes. Descubrieron que los paneles solares bifaciales, producirían un 35 por ciento más de energía cuando se combinan con rastreadores de un solo eje, y un 40 por ciento más en combinación con rastreadores de doble eje.

Los paneles solares bifaciales pueden capturar la luz solar no solo desde sus lados orientados hacia el sol, sino también la luz reflejada desde el suelo hacia la parte inferior. Un sistema de posición global les permitiría simultáneamente inclinarse sobre un eje para apuntar siempre en un ángulo óptimo para captar los rayos del sol.

Según el nuevo documento, “Una configuración de seguimiento aumenta la producción de energía al mover un módulo fotovoltaico en el transcurso de un día, de modo que siempre mire al sol. Los módulos bifaciales usan celdas solares especiales y una cubierta transparente para recoger la luz no solo desde el frente sino también desde la parte posterior ”.

A pesar de que tanto los paneles solares bifaciales como los paneles de seguimiento están actualmente disponibles para uso comercial, los modelos que combinan las dos características no lo están. Por ejemplo, JP Morgan Chase ha completado una instalación de panel solar bifacial en la azotea de 2,8 MW en su ubicación de Columbus, Ohio, que proporciona el 18 por ciento del uso de electricidad del sitio.

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Sin embargo, el mercado solar está creciendo con más y más empresas comerciales y propietarios comprometiéndose a usar paneles. Y esto solo aumentará a medida que el cambio climático continúe calentando la Tierra y nuestra dependencia de los combustibles fósiles poco a poco. El nuevo estudio confirma que su uso generalizado eventualmente tendrá importantes ventajas económicas y energéticas.

“Esto significa que invertir en sistemas bifaciales y de seguimiento debería ser una apuesta segura en el futuro previsible”, dijo Rodríguez-Gallegos.

Un equipo de investigación internacional ha medido la reducción de la contaminación del aire debido al Covid-19 y su impacto en los niveles de radiación solar. Descubrieron que la radiación solar en Delhi, una de las ciudades más contaminadas del mundo, era alrededor de 8.3% más alta a fines de marzo, cuando el gobierno indio implementó medidas de contingencia.

Investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts y del Instituto Helmholtz de Alemania Erlangen-Nürnberg para Energía Renovable han medido el impacto de la reducción de la contaminación del aire en los niveles de radiación solar debido al Covid-19.

El grupo dijo que el impacto positivo del bloqueo en los rendimientos de las plantas no era inesperado, pero los investigadores querían desarrollar un enfoque científico para medir directamente el impacto de la reducción de la contaminación del aire en la producción solar. Necesitaban confirmar lo que encontraron en estudios anteriores: que la contaminación del aire en las ciudades puede afectar negativamente el rendimiento de los módulos fotovoltaicos.

Su análisis evaluó los datos de irradiancia capturados con un piranómetro cerca de una instalación fotovoltaica comercial en Paschim Vihar, una parte residencial de Delhi, durante la fase de contingencia. Las plantas solares en la ciudad, que es una de las áreas urbanas más contaminadas del planeta, pueden experimentar reducciones en la producción de energía de más del 10% debido a la contaminación del aire, dijeron los científicos.

Presentaron sus hallazgos en “El impacto de las medidas relacionadas con Covid-19 en el recurso solar en áreas con altos niveles de contaminación del aire”, que se publicó recientemente en Joule y en el sitio web ScienceDirect. Dijeron que la radiación solar a fines de marzo, cuando Delhi estaba encerrada, era 8.3% más alta que en años anteriores. “Esto es comparable a mover un panel solar de Toronto a Houston” en términos de cambios en los niveles de radiación solar, dijo el grupo.

La insolación también fue un 5,9% más alta en abril, pero los investigadores no encontraron grandes diferencias en febrero o principios de marzo, en comparación con años anteriores. “Tras el estallido de Covid-19, primero hubo un toque de queda el 22 de marzo y luego un bloqueo en toda la India”, dijeron. “Siguiendo estas medidas, se observaron cielos inusualmente despejados en Delhi”.

El grupo de investigación dijo que la calidad del aire de Delhi durante todo el período de cierre fue aún peor que los niveles promedio de calidad del aire en otras ciudades del mundo.

“Los resultados que se muestran aquí pintan una imagen plausible: los niveles de contaminación del aire disminuyen notablemente, y esta caída produce un aire más limpio que permite que pase más luz solar a través de la atmósfera, lo que aumenta el rendimiento de las instalaciones fotovoltaicas”, concluyeron los investigadores.

El conglomerado chino ha revelado cómo integrará aún más la inteligencia artificial (IA) en sus dispositivos este año. El enfoque incluye la transformación de inversores en controladores fotovoltaicos inteligentes, el desarrollo de módulos de inferencia de inteligencia artificial y la creación de una plataforma de formación e inferencia de inteligencia artificial. El aprendizaje automático también se incorporará a las operaciones y el mantenimiento, la gestión de la red y el diseño de la planta fotovoltaica.

Después de desarrollar su primer inversor solar basado en inteligencia artificial (IA) el año pasado, el conglomerado chino Huawei ha revelado cómo pretende integrar la IA en su negocio solar.

Este año, según Huawei, “será testigo de la integración integral de las tecnologías de nube, IA y 5G”.

Un documento de hoja de ruta de IA producido por la compañía dijo que ampliaría la integración de AI en sus inversores de cadena transformándolos en controladores fotovoltaicos inteligentes, desarrollando módulos de inferencia de IA y creando una plataforma de inferencia y capacitación de IA.

El fabricante dijo que sus inversores de cadena se mejorarán para la recopilación de datos en tiempo real de alta precisión con control en tiempo real de la optimización del rendimiento de energía a nivel de cadena, detección de arco de CC y respuesta al control vinculado a la red, incluida la inferencia en tiempo real, la ejecución y capacidades de control de circuito cerrado automático.

Los dispositivos de inferencia de IA mencionados mejorarán la recopilación de datos del dispositivo e inferirán modelos de IA para una generación de energía óptima en tiempo real, según el fabricante del inversor.

Huawei agregó, una plataforma de entrenamiento e inferencia de inteligencia artificial tiene como objetivo optimizar aún más los modelos de algoritmos de inteligencia artificial sin la necesidad de alterar los dispositivos existentes.

Pruebas

El uso de inversores de cadena equipados con entrenamiento y modelado de IA basados ​​en redes neuronales permitiría una mayor generación de energía, afirmó el fabricante, citando pruebas realizadas en plantas fotovoltaicas en la provincia china de Anhui. El rendimiento energético aumentó un promedio de 1.31% durante 183 días, según la hoja de ruta de Huawei AI, que agregó que el rendimiento energético mejoró 0.5-1% en dos proyectos propiedad del Grupo de Energía Nuclear General de China Huanghen Hydropower.

El fabricante del inversor dijo que los algoritmos de IA también se están utilizando para prevenir incendios, especialmente aquellos causados ​​por arcos de CC a través de un contacto deficiente. Huawei dijo que su solución de interruptores de circuito de falla de arco (AFCI) ya es capaz de modular las operaciones del sistema fotovoltaico cuando se detecta un riesgo de incendio. También se dice que la tecnología puede aprender características de arco utilizando modelos de IA, basados ​​en una base de datos con más de 1 millón de características de arco.

El documento de hoja de ruta de Huawei incluye planes para una mejora de la capacidad de inteligencia artificial para los servicios de operación y mantenimiento (O&M), gestión de la red y diseño de la planta fotovoltaica. Para el primero, Huawei dijo que las herramientas de procesamiento de fallas integradas con la tecnología de inteligencia artificial pueden reemplazar a los expertos en O&M en el futuro cercano.

“A medida que los sistemas de IA completan tareas repetitivas y peligrosas, estas tecnologías liberan a las personas del trabajo mundano, reduciendo así la entrada de mano de obra y mejorando la eficiencia, la velocidad y la precisión”, afirmó la compañía.