Antena fotovoltaica, ¿primer paso hacia una revolución en la energía solar?

La combinación entre paneles solares y microondas en una antena fotovoltaica podría abrir nuevas perspectivas en el aprovechamiento de la energía del Sol.

Unos ingenieros del Laboratorio de Investigación Naval (NRL) de la Marina Estadounidense lanzaron recientemente al espacio un dispositivo denominado PRAM (por las siglas en inglés de Photovoltaic Radio-frequency Antenna Module), a bordo de un vehículo de pruebas orbitales X-37B de la Fuerza Aérea estadounidense, como parte de una investigación exhaustiva sobre el posible uso terrestre de la energía solar captada en el espacio mediante paneles solares.

“Hasta donde sabemos, este experimento es la primera prueba en órbita de hardware diseñado específicamente para satélites de energía solar, que podría desempeñar un papel revolucionario en nuestro futuro energético”, subraya Paul Jaffe, investigador principal del módulo PRAM.

El módulo probará la capacidad de obtener energía de su panel solar y enviarla en forma de radiofrecuencias, concretamente en la banda de las microondas.

Es factible usar luz visible en vez de microondas, pero esta opción tiene el inconveniente de que se pierde mucha energía a través de las nubes y la atmósfera. Tal como explica Chris Depuma, del equipo de investigación y desarrollo del PRAM, sí sería viable esta clase de conversión para transmitir energía desde paneles solares en órbita lunar hasta la superficie de nuestro satélite natural porque no hay atmósfera en la Luna.

El módulo de antena PRAM junto a una regla de 30 centímetros (12 pulgadas) que sirve de referencia para apreciar su tamaño. El hardware constituye el primer experimento orbital diseñado para recoger luz solar en paneles solares de un satélite actuando como central eléctrica y transmitirla en forma de microondas. (Imagen: U.S. Naval Research Laboratory)

El uso de la energía solar para suministrar electricidad a satélites comenzó al principio de la era espacial con otra nave espacial del NRL: el Vanguard 1, el primer satélite de la historia con paneles solares y el más antiguo de entre todos los satélites que aún permanecen en órbita.

El experimento actual se centra en el proceso de conversión de energía y en el rendimiento térmico resultante. El hardware proporcionará a los investigadores datos de temperatura, junto con la eficiencia del PRAM en la producción de energía. Esta información impulsará el diseño de futuros prototipos de satélites de esta clase.

Suponiendo que se vayan logrando los resultados esperados, el equipo tiene como objetivo final construir un sistema completamente funcional en una nave espacial dedicada a probar la transmisión de energía solar desde el espacio a la Tierra. El desarrollo de una capacidad solar espacial podría ayudar a proporcionar energía a instalaciones remotas como bases de operaciones avanzadas. Y también a zonas asoladas por catástrofes en las que se necesite energía para operaciones de rescate y no haya infraestructuras operativas ni generadores móviles suficientes para cubrir la demanda.

Este experimento de vuelo permite a los investigadores probar el hardware en condiciones espaciales reales. La luz solar que incide en los paneles solares instalados en la superficie de la Tierra ha viajado a través de la atmósfera, la cual actúa de filtro que reduce su brillo. Una central eléctrica solar situada por encima de la atmósfera captaría en sus paneles solares más energía de cada una de las bandas de color de la luz solar. (Fuente: NCYT Amazings)

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¿Qué es y cómo se mide el período de amortización de una instalación fotovoltaica?

Para entender todo lo que está detrás de la decisión de una instalación fotovoltaica es importante conocer si será rentable o no. Algo que podemos calcular de una forma sencilla, y nos permite conocer la cantidad de tiempo necesario para llegar al punto de equilibrio, que no es otra cosa que conocer el momento en el que la inversión hecha se iguala a la cantidad ahorrada. Para poder hacer este cálculo necesitamos conocer el coste final de la instalación, por medio del presupuesto de un profesional, y los beneficios o el ahorro económico que conseguimos cada año, gracias a las placas solares. Esto último no podemos saberlo con precisión, pero sí podemos obtener una estimación a través de un profesional, en función del consumo eléctrico normal que tenemos a lo largo del año.

Aunque sea solo una estimación, los expertos aseguran que una instalación fotovoltaica puede llegar a ser rentable en una media de 7 años y el período de amortización de nuestra instalación no variará mucho de esa cantidad de tiempo.

El único indicador que valdrá, la amortización real, será cuando los ahorros producidos igualen a los costes que tuvimos en su día, y los mantenimientos que hemos tenido que hacer. A partir de ese momento nuestra instalación es rentable. Es decir, ella misma se ha pagado, y mientras el final de su vida útil no la haga inservible, nos aportará beneficios netos.

En general, para cualquier tipo de instalación la rentabilidad se alcanza en el momento explicado, es decir, cuando los ingresos o ahorros compensan a los costes o gastos. Pero para los individuos puede que les afecte de forma diferente. Tanto para autoconsumo colectivo como para el individual el momento de rentabilidad es el explicado, a pesar de que en una instalación de autoconsumo compartido todos los participantes no lo hagan proporcionalmente, ya que los ahorros que se produzcan serán proporcionales a sus aportaciones y por tanto todos empezarán a tener una rentabilidad aproximadamente igual.

Si hablamos de una instalación industrial o de grandes instalaciones dedicadas a la generación y venta de la electricidad, su período de amortización debe ser algo menos, ya que los ingresos son mayores, al estar destinada toda la electricidad a la venta. A pesar de ser instalaciones grandes con un coste inicial mucho mayor, se debe tener en cuenta que se perciben ingresos por toda la electricidad que se genera, al contrario que en el autoconsumo, donde solo se puede compensar el exceso entre su consumo y lo producido. Es por ello que la amortización fotovoltaica debe ser mayor.

Tamaño

El tamaño de la instalación debe estar acorde al consumo que se realice, para compensar la mayor parte de la electricidad que necesitamos.

Si es muy grande no compensamos suficiente para el coste de la instalación. Si es muy pequeña se compensa poco en relación al consumo y tardaremos más tiempo en tener rentabilidad.

Irradiación solar

Dependiendo de la zona, necesitaremos más placas fotovoltaicas para generar la misma cantidad de electricidad, por lo que el período de amortización aumentará.

Orientación de las placas

Si disponemos de una zona perfectamente orientada al sur, generaremos más electricidad que si la orientación varía respecto al sur, por lo que la amortización fotovoltaica será más rápida.

Calidad de la instalación

Si la instalación se ha realizado correctamente y con materiales adecuados, el mantenimiento será el normal y por consiguiente el período de amortización entrará dentro de los baremos antes expuestos. Pero si no es así, aumentarán los costes de mantenimiento y por consiguiente se retrasará el inicio de la rentabilidad de la instalación fotovoltaica.

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