En el desarrollo de tecnología relacionada con la energía solar se juegan buena parte de las bazas de la humanidad para frenar el cambio climático. Los métodos son múltiples y muy variados, desde un sistema que lleva más luz a casa sin tener que gastar en electricidad hasta nuevas formas de limpiar las placas solares de forma autónoma y sin necesidad de agua, Sin embargo, en la mayor parte de los casos estas soluciones requieren modificar o sustituir por completo los paneles, tanto los situados en los tejados de las casas como los que forman parte de grandes granjas fotovoltaicas.

Otros investigadores apuestan por incorporar elementos para hacer más potentes las placas solares sin cambiar la instalación. Desde hace años, una de las líneas de investigación más habituales es el uso de reflectores para mejorar la producción de los paneles, con la idea de reducir los costes. Ahora, científicos de la Universidad de Ottawa han comprobado hasta qué punto puede contribuir a optimizar la eficacia de los paneles bifaciales la presencia de reflectores artificiales en el suelo.

En un estudio publicado en Progress in Photovoltaics, el equipo dirigido por Karin Hinzer, profesora de ingeniería eléctrica y vicedecana de investigación de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Ottawa, describe cómo la integración de superficies reflectantes pueden mejorar hasta un 4,5% la producción de energía de placas solares bifaciales. Esto permite que los proyectos sean más viables económicamente, ya que muestra "un aumento de la irradiancia tanto frontal como trasera" con un añadido muy sencillo y asequible.

Material reflectante

Para entender las posibilidades que pueden ofrecer los reflectores en la producción de energía de las placas solares primero conviene saber cómo funcionan. Las células fotovoltaicas que las forman tienen como objetivo maximizar la absorción de la luz solar para su posterior conversión en electricidad.

Para ello cuentan con una capa activa, formada habitualmente por un material semiconductor como el silicio, que es la encargada de absorber los fotones y convertirlos en electrones. El problema es que, por el camino, se pierde parte de la luz, ya que esta puede reflejarse en la superficie de la célula por la diferencia del índice de refracción entre el semiconductor y el aire circundante.

La autora principal del estudio, Mandy Lewis, en el lugar de las pruebas Universidad de Ottawa Omicrono

Así, la luz reflejada implica una merma en el potencial de conversión de energía de los paneles solares, más aún si se trata de paneles con una cara superior y otra inferior. Para evitar esta pérdida, o minimizarla lo máximo posible, investigadores de todo el mundo han probado a utilizar todo tipo de reflectores: de chapa de aluminio, otro con forma curva y otro sistema que, además de un reflector de acero inoxidable, incorpora un refrigerador. Sin embargo, ninguno de ellos parecía rentable, ya que no contaba con un estudio económico sobre su viabilidad final como producto comercial.

Otros investigadores han apostado por utilizar espejos verticales, capaces de generar un aumento de la producción del 14,57%. En el caso de la investigación canadiense, con la estudiante postdoctoral Mandy Lewis como autora principal del trabajo, lo que han usado es un material de geomembrana de polietileno de alta densidad (HDPE), con una reflectividad solar de aproximadamente el 70%.

Mejor rendimiento energético

Lewis y su equipo realizaron simulaciones para distintos emplazamientos, para estudiar el efecto de estos reflectores en sistemas fotovoltaicos bifaciales de un solo eje. Para analizar las variaciones y el verdadero potencial de este material, realizaron un modelo de un año meteorológico típico de Golden (Colorado), en virtud de su colaboración con el Laboratorio Nacional de Energías Renovables (NREL). Así, llegaron a la conclusión de que esta base reflectante podía aumentar la irradiancia incidente total entre un 1,9% y un 8,6% y el rendimiento energético total entre un 0,9% y un 4,5% anual.

Para confirmar sus cálculos, realizaron pruebas in situ durante 4 meses en una instalación fotovoltaica, que se saldaron con cifras que confirmaban punto por punto sus estimaciones. Lo mejor es que el coste máximo tanto del material como de la instalación de la geomembrana es muy reducido, entre 2,30 y 4,30 euros por metro cuadrado, lo que permitiría un despliegue rápido y generalizado de esta tecnología, también en instalaciones particulares. 

Gráfico que muestra la reflectividad del material utilizado Mandy Lewis / Universidad de Ottawa Omicrono

"Hemos descubierto que las superficies blancas altamente reflectantes pueden aumentar la producción de energía solar", explica la propia Lewis, en un comunicado de prensa. "Es fundamental que estos reflectores se coloquen directamente bajo los paneles solares, no entre filas, para maximizar este beneficio".

Es algo que ya se había comprobado en lugares con latitudes muy al norte, como la propia Canadá, donde una capa de nieve persiste en el 65% de la superficie del durante más de la mitad del año. En esos lugares, así como en los desiertos arenosos, en los que se da una alta reflectividad del suelo, soluciones como la propuesta por la Universidad de Ottawa unidas a paneles solares bifaciales tienen un enorme potencial. 

Según sostiene Lewis, "su investigación es crucial para maximizar la producción de energía solar en lugares geográficamente diversos. Además, al generar más energía por unidad de superficie terrestre, los reflectores son ideales para zonas densamente pobladas, como los centros urbanos, donde existen limitaciones de espacio para las instalaciones solares". Al conseguir más producción de energía, son necesarias menos placas solares, lo que supone un ahorro muy significativo tanto de dinero como de espacio.