Investigadores de la Universidad Hebrea de Jerusalem desarrollan celdas de energía solar selectivas que producen electricidad verde al tiempo que permiten el cultivo agrícola del suelo.
Los campos, invernaderos y huertos se dedican a la agricultura, pero las células fotovoltaicas (PV) necesitan su propia tierra para producir electricidad a partir del sol. Se pensaba que los dos no podían mezclarse.
Ahora, una colaboración entre el Prof. Haim Rabinowitch de la Facultad Agricultura, Alimentos y Medio Ambiente, y el Prof. Lioz Etgar del Instituto de Química de la Universidad Hebrea de Jerusalem, ha producido un prototipo para una nueva celda fotovoltaica. La eficiencia de la nueva celda ha sido probada tecnológicamente y su desempeño cambiará drásticamente las reglas del juego en lo que respecta a la energía solar y la producción agrícola.
La innovadora celda solar está diseñada para cubrir completamente áreas agrícolas, incluidos invernaderos, huertos, campos y masas de agua, al mismo tiempo que genera electricidad verde y producción agrícola, sin interrumpir los hábitats naturales debajo de los paneles fotovoltaicos, sin agotar los recursos naturales y sin dañar el medio ambiente.
¿Puede esto ayudar a reducir el precio de la energía en Israel?
Según el equipo, esta innovación reducirá el costo de la energía en Israel en un 75%. De hecho, creen que cubrir la mitad de los invernaderos de Israel con estas nuevas células daría como resultado una producción de electricidad verde que superaría el objetivo nacional de Israel para 2050.
Las nuevas células solares se basan en cristales de perovskita, un mineral de óxido de titanio y calcio que se descubrió por primera vez en 1839 y es relativamente fácil de procesar con materiales baratos y fáciles de obtener.
Una sustitución química hace que las células solares sean transparentes al área más eficiente del espectro de luz que impulsa la fotosíntesis. Gran parte del resto de la energía luminosa se transforma en electricidad.
“Durante años, ha sido obvio que la mayor parte de la energía de la luz en los invernaderos agrícolas se desperdicia, ya que las plantas usan solo una fracción de la energía de la luz solar, mientras que el resto se irradia a la atmósfera”, explicó Etgar. “En los invernaderos, se convierte en energía térmica de la que los productores necesitan deshacerse durante la mayoría de los meses del año. Nuestra solución maximiza la producción de electricidad solar en tierras agrícolas hasta en un 300 %”.
Se espera que las nuevas celdas tengan costos de producción mucho más bajos que las celdas fotovoltaicas basadas en silicio. Es probable que también mejoren significativamente las condiciones de cultivo en los invernaderos al reducir el calor, reducir las emisiones de gases de efecto invernadero y la evapotranspiración, ahorrar agua y proteger los cultivos de los daños causados por el clima.
Todas las tecnologías existentes para la generación de energía verde en tierras agrícolas utilizan células fotovoltaicas basadas en silicio que son totalmente opacas o solo parcialmente transparentes a la mayor parte del espectro de luz o colocadas en conjuntos alternativos. Esto da como resultado una menor eficiencia en la generación de energía y, al mismo tiempo, una menor producción agrícola.
Rabinowitch agregó: “Este nuevo desarrollo, que se puede instalar sobre cualquier terreno agrícola y cualquier cuerpo de agua, permitirá reemplazar por completo los techos de la mayoría de los invernaderos agrícolas, reducir los niveles de calor y la evapotranspiración en huertos y campos, y el deterioro de muchos ecosistemas marinos costeros y de agua dulce en los que se instalan balsas o islas de celdas solares”.
Los cálculos basados en datos actuales indican que el uso de estas nuevas celdas reducirá los costos agrícolas y aumentará los ingresos y la rentabilidad agrícolas. Esto es nada menos que una revolución, declararon los investigadores.
“Israel tiene un total de alrededor de 90.000 dunams [aproximadamente 35 millas cuadradas] de invernaderos. Cubrir la mitad de los techos de los invernaderos con las nuevas células solares proporcionará una cantidad de electricidad verde que permitirá a Israel superar sus objetivos nacionales para 2050 de producción de electricidad verde y reducción de las emisiones de carbono. Para dar una idea más amplia del potencial económico de este desarrollo, solo la cuenca mediterránea alberga alrededor de dos millones de dunams (770 millas cuadradas) de invernaderos.
Un estudio publicado en 2018 en el informe de Seguridad Alimentaria Global de la ONU mostró que el valor del cultivo de vegetales comprende alrededor del 30% del valor total de todos los cultivos, o alrededor de USD 1,85 mil millones. El proceso de fotosíntesis con el que se cultivan todos los cultivos utiliza alrededor del 10% de la energía luminosa total disponible del sol. Por lo tanto, era solo cuestión de tiempo antes de que la investigación creativa pionera encontrara una solución mucho más eficiente para la producción combinada de electricidad y productos agrícolas, utilizando el 90 % restante de la energía solar que no se usa en la fotosíntesis.
La idea desarrollada por Rabinowitch y Etgar fue evaluada por la Autoridad de Innovación de Israel, que otorgó una generosa subvención para la investigación.
Los resultados probados de esta investigación fueron promovidos por la empresa de transferencia de tecnología Yissum de la Universidad Hebrea y formaron la base para la asociación con la iniciativa Red Solar Flower dirigida por el Dr. Shai Danziger e Ilan Sharon.
El exitoso proyecto de investigación para desarrollar las celdas solares, junto con la alianza Yissum-Red Solar Flower, obtuvieron recientemente el primer lugar en el Energy Tech Challenge, liderado por la empresa Digital SolarEdge, como parte del Premio Soluciones Climáticas, organizado por Start-Up Nation Central.
Fuente: The Jerusalem Post
