La energía solar se ha utilizado durante muchos años, sin embargo, si va a desempeñar un papel importante en el futuro de la energía, va a tener que hacerse más grande y mucho más eficiente. Concentrar la energía solar puede ser la respuesta para resolver ambos problemas, ya que la concentración allana el camino para plantas de energía solar más grandes y de mayor eficiencia.
De hecho, las dos plantas de energía solar más grandes jamás construidas se han puesto en línea en los últimos años, pero utilizan diferentes técnicas para concentrar la energía del sol: espejos y lentes Fresnel. La pregunta, sin embargo, es, ¿qué tecnología ganará la carrera y resultará ser la más eficiente para su uso en energía solar?
La idea básica de una lente Fresnel es simple. La construcción se puede asociar con los anillos de un árbol. Imagínese tomar una lente de lupa de plástico y cortarla en cien anillos concéntricos : estos anillos se vuelven cada vez más pequeños, al igual que los anillos de un árbol. Cada anillo enfoca la luz hacia el centro.
Al concentrar la energía solar en las células solares, una lente Fresnel puede aumentar la cantidad de sol que golpea la célula solar, permitiendo así que una cantidad relativamente pequeña de material fotovoltaico de silicio (PV) se utilice en grandes paneles solares. Dado que el material fotovoltaico de silicio es el principal determinante del costo y la eficiencia del panel solar, estas células permiten hacer un panel de alta eficiencia a una fracción del costo.
La mayor planta de energía solar concentrada de Fresnel abrió sus puertas en 2012. La planta de 30MW cerca de Alamosa, Colorado utiliza 504 paneles de seguimiento cada uno con una capacidad de 60kW. Las lentes Fresnel concentran la energía solar unas 500 veces en células solares de unión múltiple. Las células solares de unión múltiple son capaces de convertir más luz solar en electricidad porque están hechas de múltiples materiales, cada uno de los cuales cosecha energía de una porción diferente del espectro.
La eficiencia de las células utilizadas en la planta de Alamosa es del 25%, y el fabricante actualmente está produciendo células con aproximadamente 36% de eficiencia, lo que demuestra que esta tecnología tiene un gran potencial en futuras plantas de energía solar.
Los espejos fueron la primera tecnología utilizada para concentrar la energía solar en los colectores. El diseño pionero de la planta de energía superó una gran debilidad de los primeros colectores de energía solar: la incapacidad para lograr una capacidad a gran escala.
En la década de 1980, los sistemas fotovoltaicos estaban en sus etapas iniciales, y estaban lejos de ser eficientes. Sin embargo, los calentadores de agua solares ya habían hecho llegar al mercado y se vendían bastante bien. Esto llevó al uso de la energía solar para producir electricidad de la misma manera que lo hacían las centrales de carbón, gas y energía nuclear, produciendo calor para hacer vapor para convertir una turbina. En 1982, Solar One, ubicado fuera de Barstow, California, entró en funcionamiento con una capacidad de producción de 10MW – diez veces la capacidad del sistema fotovoltaico más grande en uso en ese momento.
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Tanto los espejos como las lentes Fresnel tienen su lugar en la energía solar. Sin embargo, el futuro de la energía solar, como el futuro de los productos energéticos en su conjunto, es probablemente mejor con el equilibrio de ambos. Los generadores fotovoltaicos basados en lentes Fresnel serán los mejores para satisfacer la demanda máxima de energía durante el día, mientras que la capacidad de almacenamiento de las plantas solares térmicas con el uso de espejos puede ayudar a abordar las preocupaciones sobre las fluctuaciones dramáticas en la producción por la noche o debido a los días bajos de sol.