La suciedad es uno de los enemigos silenciosos de la energía solar. Una fina capa de polvo acumulada durante meses puede reducir el rendimiento de un panel fotovoltaico entre un 5% y un 20%, según el entorno. En zonas secas o próximas a desiertos, esa cifra puede llegar hasta el 25% o más.
Los casos más graves son los excrementos de pájaro o la suciedad extrema que, en pruebas de laboratorio, han llegado a provocar pérdidas de hasta el 44% en paneles convencionales. De hecho, la Agencia Internacional de la Energía estima que el fenómeno conocido como soiling (la acumulación de partículas sobre la superficie) le cuesta al sector fotovoltaico miles de millones de euros al año en su conjunto.
Encontrar una solución duradera, barata y respetuosa con el medio ambiente se ha convertido en una de las grandes prioridades del sector, con soluciones que van desde sistemas de limpieza robótica hasta el invento de una ingeniera española que mejora su eficiencia e incluye un material de autolimpieza.
En esa misma línea, un equipo de investigadores de Escocia, India y China acaban de presentar un recubrimiento transparente que promete paneles más eficientes, menos mantenimiento y un coste menor a lo largo de la vida útil de las instalaciones.
“El polvo, la suciedad y los excrementos de aves afectan al rendimiento de los paneles solares. El mantenimiento puede implicar dañarlos, resulta caro y a veces supone un desafío logístico,”, sostiene Sudhagar Pitchaimuthu, director asociado de materiales energéticos y tecnología en el Research Centre for Carbon Solutions de Heriot-Watt University (Escocia), en un comunicado de prensa.
Suciedad y mantenimiento
Sobre la superficie de los paneles solares se acumulan cada día (y cada noche) partículas de polvo, tierra, contaminación y excrementos de aves, que bloquean parte de la luz que debería llegar a las células fotovoltaicas, por lo que disminuyen su producción de electricidad.
Limpiarlos de forma regular requiere agua, productos de limpieza, mano de obra y, en muchos casos, acceder a tejados o a grandes plantas fotovoltaicas remotas en condiciones complicadas.
Un panel solar sucio y otro limpio
Omicrono
El equipo liderado por Heriot-Watt University, con la participación de Henan University of Science and Technology (China) y Vivekanand College (India), ha desarrollado un recubrimiento transparente que se aplica sobre el vidrio de los paneles y los convierte en superhidrófobos, es decir, extremadamente repelentes al agua.
El propio Pitchaimuthu describe así cómo funciona: “Nuestro recubrimiento transparente y altamente repelente al agua combina una capa base adhesiva fina con nanopartículas de sílice hidrófobas que quedan ancladas a medida que el material se cura. La rugosidad microscópica que crean estas partículas atrapa aire en la superficie, haciendo que el agua forme gotas que ruedan y arrastran la suciedad con ellas.”
Al conseguir que el contacto entre el agua y el recubrimiento sea mínimo, las gotas de agua se desprenden con una ligera inclinación del panel o con un suave golpe de viento. Al rodar, estas gotas arrastran el polvo depositado, de forma similar a cómo la lluvia limpia un parabrisas sin necesidad de frotar.
“El resultado es un recubrimiento duradero y transparente con un sólido rendimiento autolimpiante“, concluye Pitchaimuthu. Y lo más importante desde el punto de vista práctico: la capa no reduce la cantidad de luz que llega a las células solares, por lo que actúa como un barniz invisible que protege sin oscurecer.
Productos no contaminantes
Una de las decisiones clave del equipo fue evitar el uso de PFAS, los llamados ‘químicos eternos’, polímeros fluorados que se acumulan en el medio ambiente y en los organismos vivos y que son habituales en los recubrimientos hidrófobos comerciales.
La alternativa elegida fue la sílice. Shanhu Liu, investigador principal del estudio por parte de Henan University, explica el motivo: “La sílice es un material abundante, de bajo coste y ambientalmente benigno, derivado de recursos ampliamente disponibles como la arena o el cuarzo. Esto la convierte en una opción más sostenible que los polímeros fluorados o los óxidos de metales raros”.
“Estamos investigando si podríamos sustituir el amoniaco producido de forma convencional por amoniaco verde, fabricado a partir de hidrógeno renovable, como materia prima sostenible en el proceso de producción“, añade Liu. La idea es que no solo el uso de los paneles sea ecológico, sino también la cadena de fabricación del recubrimiento que los protege.
Otro aspecto práctico del desarrollo es que la capa hidrófoba se ha diseñado para poder aplicarse tanto en paneles nuevos como en instalaciones ya en funcionamiento. Esto significa que los parques solares ya instalados, o los paneles que ya están en los tejados de las casas, podrían beneficiarse de la tecnología sin necesidad de sustituir los equipos por completo.
Un operario junto a un panel solar en un parque fotovoltaico.
Omicrono
“Mejorar el rendimiento de las células y paneles solares podría tener un efecto acumulado increíble. A lo largo de los últimos 20 años se han comercializado distintos recubrimientos, pero todos tienen limitaciones”, asegura Sanjay S. Latthe, coautor del estudio por parte de Vivekanand College (India).
Si un material de este tipo consigue mantener los paneles más limpios de forma continua, el resultado es más electricidad producida durante toda la vida útil de la instalación, y unos costes de mantenimiento significativamente menores.
De momento, el estudio ha sido publicado en la revista científica Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, pero para su despliegue definitivo queda todavía trabajo por hacer.
El siguiente reto es demostrar el rendimiento que ha evidenciado el producto en el laboratorio en condiciones reales y extremas, con un horizonte de unos cinco años para poder lanzar el producto al mercado. “Nuestro próximo objetivo es probar el recubrimiento en paneles bajo condiciones meteorológicas extremas, desde los inviernos escoceses con bajas temperaturas y lluvias hasta condiciones desérticas en Dubái”, concluye Latthe.
