En la constante búsqueda por optimizar la energía solar, a veces las soluciones más ingeniosas son las más simples. Investigadores de la Universidad Politécnica de Hong Kong han desarrollado un innovador recubrimiento de hidrogel que, aplicado sobre los paneles fotovoltaicos, actúa como un sistema de aire acondicionado pasivo. Los resultados son contundentes: reduce la temperatura de operación hasta en 16°C y aumenta la producción de energía en un 13%, atacando de raíz uno de los problemas más persistentes de esta tecnología: los «puntos calientes» o hot spots.
Menos calor, más energía: La ciencia detrás del enfriamiento pasivo
El sobrecalentamiento es el enemigo silencioso de la eficiencia solar. A medida que un panel fotovoltaico absorbe la radiación solar, su temperatura aumenta, lo que reduce su capacidad para convertir la luz en electricidad. Este problema se agrava en entornos urbanos, donde las sombras parciales de los edificios o la suciedad pueden crear «puntos calientes» que no solo disminuyen el rendimiento general del sistema, sino que también aceleran la degradación de los materiales.
La solución propuesta por el equipo del profesor Yan Jerry y el investigador Liu Junwei se basa en un principio físico elemental: la evaporación. El hidrogel es un material poroso que retiene una gran cantidad de agua en su estructura. Al aplicarlo sobre la superficie del panel, el calor generado por el sol provoca que el agua se evapore lentamente. Este proceso, conocido como enfriamiento evaporativo, extrae energía térmica del panel, manteniéndolo a una temperatura óptima de funcionamiento sin necesidad de circuitos eléctricos ni complejos sistemas de refrigeración.
Una innovación a medida para las ciudades del futuro
El impacto de esta tecnología es especialmente significativo para los sistemas solares integrados en edificios (BIPV, por sus siglas en inglés), una pieza clave en la descarbonización de las ciudades. En las «junglas de concreto», los paneles en tejados y fachadas están expuestos a condiciones extremas: calor reflejado por otras superficies, sombras irregulares y altas temperaturas ambiente. El hidrogel actúa como un escudo protector que mitiga estos efectos.
Según las estimaciones de los investigadores, este recubrimiento podría aumentar la producción anual de energía en un 6,5% en Hong Kong y hasta un 7,0% en Singapur, dos ciudades con climas cálidos y alta densidad de población. Con un período de amortización estimado entre 3 y 5 años, la tecnología no solo es efectiva, sino también económicamente viable. Al prolongar la vida útil de los paneles y reducir el estrés térmico, se protege la inversión inicial y se disminuye la cantidad de módulos que acaban prematuramente en plantas de reciclaje.
Un material inteligente: durabilidad y bajo mantenimiento
Uno de los mayores desafíos del proyecto fue crear un hidrogel que resistiera las inclemencias del tiempo. Los hidrogeles convencionales tienden a secarse, agrietarse y perder volumen con el tiempo. Para superar este obstáculo, el equipo de Hong Kong desarrolló una fórmula avanzada que combina un polímero natural, la hidroxietil celulosa, con una estructura fibrosa llamada leafy cotton thread. El resultado es un material robusto que mantiene su integridad y capacidad de enfriamiento tras meses de exposición al sol, el viento y la lluvia.
Este avance no solo mejora el rendimiento inmediato, sino que tiene un efecto acumulativo. Al evitar que los paneles alcancen temperaturas críticas, se previene la degradación acelerada de sus componentes internos, lo que se traduce en un rendimiento más estable a lo largo de los años y una mayor seguridad, ya que los puntos calientes extremos pueden llegar a suponer un riesgo de incendio.
El potencial de esta simple pero poderosa innovación va más allá de los paneles de silicio actuales. Podría ser un aliado fundamental para las tecnologías fotovoltaicas emergentes, como las células de perovskita, que son muy prometedoras en eficiencia pero extremadamente sensibles al calor y la humedad. Este hidrogel abre una nueva vía para hacer la energía solar no solo más potente, sino también más resiliente y duradera.
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