Planta de energía solar de Dau Tieng, provincia de Tay Ninh . (Foto: MINH PHUONG)
La energía solar se está convirtiendo en una tendencia líder en la industria de las energías renovables, especialmente a medida que los costos de la tecnología han disminuido drásticamente y la transición hacia las energías renovables se extiende por todo el mundo . Una de las formas más comunes de convertir la energía solar en electricidad para satisfacer las necesidades humanas es mediante el uso de paneles solares.
Sin embargo, según los expertos, el desarrollo de centrales solares a nivel mundial está revelando importantes limitaciones en cuanto al medio ambiente y los recursos terrestres. El proceso de producción fotovoltaica utiliza sustancias químicas tóxicas como ácido clorhídrico, ácido sulfúrico, ácido nítrico y fluoruro de hidrógeno, que pueden suponer riesgos para la salud, especialmente para los trabajadores. Un informe del Instituto de Investigación Energética (IER) de Estados Unidos indica que los paneles solares generan 300 veces más residuos peligrosos que las centrales nucleares por la misma cantidad de energía suministrada. Los paneles solares que utilizan metales pesados como plomo, cromo y cadmio pueden dañar el suelo si se trituran y entierran.
Además, los paneles solares a gran escala, de tamaño industrial, ocupan mucho espacio, lo que inhibe el crecimiento de la vegetación que hay debajo y convierte estas zonas en terrenos áridos.
En Vietnam, la energía solar se ha desarrollado rápidamente en los últimos años, especialmente en Ninh Thuan, considerada la "capital de la energía solar" del país. Este auge se ha producido en medio de un rápido crecimiento económico , una alta demanda de energía y una drástica disminución de los costos de la tecnología. Sin embargo, los proyectos de energía solar a gran escala ocupan grandes extensiones de terreno, lo que ejerce presión sobre el medio ambiente. La mayoría de los proyectos carecen de planes para la eliminación de los paneles solares al final de su vida útil, y estos dispositivos contienen materiales y metales pesados que pueden causar contaminación si se desechan mediante métodos convencionales de vertedero.
En todo el mundo, numerosos grupos de investigación han buscado superar las limitaciones de la energía solar de paneles planos mediante la tecnología de energía solar concentrada. Esta tecnología enfoca la luz solar en un área pequeña para reducir significativamente la cantidad de células fotovoltaicas necesarias. Un grupo de científicos en China fue uno de los primeros en proponer un modelo que separa los componentes de la luz solar: la luz roja y azul se utilizan para la agricultura, y el resto se convierte en electricidad. Sin embargo, este modelo es muy costoso, ya que requiere el uso de costosas películas nanoópticas para separar la luz, tiene poca durabilidad y un factor de enfoque de solo unas pocas decenas de veces, lo que limita su uso a laboratorios.
Recientemente, un equipo de autores de la Universidad de Phenikaa desarrolló un nuevo enfoque que supera las deficiencias mencionadas y resulta adecuado para condiciones prácticas tras la implementación del proyecto "Investigación, diseño y fabricación de un sistema fotovoltaico-agrícola respetuoso con el medio ambiente basado en tecnología de energía solar concentrada", financiado por el Fondo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico (Nafosted).
El profesor asociado Vu Ngoc Hai, líder del proyecto, explicó que, en lugar de utilizar un colector parabólico para lograr una convergencia lineal, el equipo de investigación optó por una lente de Fresnel: un componente óptico delgado, ligero y económico, capaz de concentrar la luz en un punto pequeño con un coeficiente de convergencia de hasta cientos de veces. Al comprimir la luz de esta manera, se reduce el área necesaria de la celda fotovoltaica en cientos de veces, lo que se traduce en menos material, menos productos químicos tóxicos, menos residuos y menores costos. Esta lente de Fresnel es, además, un invento del equipo desarrollado en el marco de este proyecto.
El profesor asociado Vu Ngoc Hai explicó además que, en el punto de convergencia, el equipo de investigación colocó un espejo semirreflectante para separar los componentes de la luz natural. La luz roja y azul (dos regiones de luz que las plantas absorben con mayor intensidad) se transmiten a través del espejo hacia la zona de cultivo. La luz restante, especialmente la región infrarroja, que contiene mucha energía térmica, se refleja y se concentra en el panel solar de alta eficiencia. La separación de los componentes de la luz en un punto pequeño reduce la superficie que requiere recubrimiento de filtro entre 25 y 30 veces, lo que permite el uso de técnicas de recubrimiento más duraderas, económicas y de producción industrial. Esto representa una mejora significativa en comparación con las tecnologías existentes a nivel mundial.
Las fuentes de luz roja y azul, separadas entre sí, se guían a través de fibras ópticas y se redistribuyen mediante estructuras ópticas. Esto garantiza una distribución uniforme de la luz a las plantas, eliminando las sombras y evitando reducciones en el rendimiento en comparación con los modelos con paneles solares muy espaciados o instalados en techos de invernaderos. La luz reflejada de alta energía se convierte en energía eléctrica con mayor eficiencia que la tecnología tradicional de paneles planos.
Según el equipo de investigación, esta tecnología abre un amplio abanico de aplicaciones potenciales en sistemas agrofotovoltaicos en Vietnam, especialmente en zonas con alta radiación solar y donde es necesario combinar la producción de electricidad con el cultivo de cosechas. En la siguiente fase, el equipo se propone perfeccionar el sistema para evaluar su aplicación práctica y, posteriormente, transferir la tecnología a empresas y sistemas agrofotovoltaicos del país.
Para garantizar la escalabilidad, el equipo colaboró con la Universidad Myongji (Corea del Sur), una institución experta en óptica, materiales y energías renovables, para desarrollar conjuntamente un prototipo completo para uso experimental. Esta colaboración permitió al equipo realizar mediciones de rendimiento en diversas condiciones ambientales, incluyendo el clima tropical de Hanói y el clima templado de Seúl. Evaluaron la durabilidad de las lentes de Fresnel y los filtros ópticos, y verificaron la estabilidad de la distribución de la luz en las plantas. Los resultados iniciales de las pruebas demostraron que el sistema ofrecía una mayor eficiencia de conversión de energía en comparación con los modelos tradicionales de panel plano bajo las mismas condiciones de radiación, a la vez que proporcionaba un espectro rojo-verde suficiente para el crecimiento de las plantas, evitando el sombreado localizado y sin reducir el rendimiento. Los primeros éxitos del programa de colaboración se publicaron en la revista internacional Plos One, clasificada en el primer cuartil (Q1).
Según representantes del Fondo Nacional para el Desarrollo de la Ciencia y la Tecnología, el proyecto de investigación no solo demuestra la viabilidad de la tecnología fotovoltaica agrícola de última generación, sino que también abre grandes oportunidades para que Vietnam se una al grupo de países que poseen tecnología de energía solar concentrada para la agricultura sostenible. Con el objetivo de optimizar aún más los materiales ópticos, reducir los costos y construir prototipos a mayor escala entre 2025 y 2027, se espera que el sistema pueda avanzar a ensayos de campo, transferirse a empresas y contribuir directamente a los objetivos de Vietnam en materia de agricultura verde, economía circular y energías renovables.
LUZ NEVADA
Fuente: https://nhandan.vn/dien-mat-troi-cho-nong-nghiep-ben-vung-post926876.html
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