Paneles solares más eficientes inspirados en kirigami
Las células solares capturan hasta un 40% más energía cuando pueden seguir al sol, pero los rastreadores motorizados convencionales son demasiado pesados y voluminosos para tejados inclinados y superficies de vehículos. Ahora, inspirados en el kirigami —el antiguo arte japonés de cortar papel— investigadores de la Universidad de Michigan han desarrollado células solares que pueden hacerlo.
Un equipo de ingenieros y un artista desarrollaron una serie de pequeñas células solares que se pueden inclinar en un panel más grande, manteniendo sus superficies más perpendiculares a los rayos solares. ”La belleza de nuestro diseño es que desde el punto de vista de la persona que está poniendo este panel, nada cambia realmente”, explica Max Shtein, profesor asociado de ciencias de los materiales e ingeniería. “Pero por dentro, habría algo notable en pequeña escala: la célula solar estaría dividida en pequeños segmentos que seguirían la posición del sol al unísono”.
Los tejados residenciales representan alrededor del 85% de las instalaciones de paneles solares en los EE.UU., según un informe del Departamento de Energía, pero estos techos necesitarían considerable refuerzo para soportar el peso de los sistemas de seguimiento solar convencionales. la nueva tecnología permitirá hacer los techos más eficientes sin el refuerzo adicional. Los hallazgos fueron publicados en un artículo en Nature Communications.
El equipo de ingenieros trabajó con el artista de papel Matthew Shlian, profesor de la Escuela de U-M de Arte y Diseño, quien enseño a Aaron Lamoureux, estudiante de doctorado en ciencia de materiales e ingeniería y a Shtein cómo crearlos en papel usando un cortador de trazador. Lamoureux luego hizo patrones más precisos en Kapton, un plástico de grado espacio, utilizando un láser de dióxido de carbono.
El diseño optimizado es eficaz porque se extiende fácilmente, permitiendo una gran cantidad de inclinación sin perder mucha anchura. De acuerdo con las simulaciones del equipo de generación de energía solar durante el solsticio de verano en Arizona, es casi tan bueno como un seguidor de un solo eje convencional, que ofrece una mejora del 36% sobre un panel fijo.
“Creemos que tiene un gran potencial, y estamos trabajando activamente en aplicaciones realistas”, dijo Shtein. “En última instancia, podría reducir el costo de la electricidad solar”.
El artículo sobre este trabajo se titula "Dynamic kirigami structures for integrated solar tracking". El estudio fue financiado por la Fundación Nacional de Ciencia y NanoFlex Power Corporation. La universidad está llevando a cabo la protección de patentes para la propiedad intelectual y está buscando socios de comercialización para ayudar a llevar la tecnología al mercado.
