Se ensayan nuevos tipos de células solares en el espacio

Cinco tipos diferentes de células solares fabricadas por equipos de investigación del Instituto de Tecnología de Georgia llegaron hace algunas semanas a la Estación Espacial Internacional (ISS) para ser probadas en cuanto a su tasa de conversión de energía y su capacidad para funcionar en el duro entorno espacial, todo ello formando parte de la misión MISSE-12. Un tipo de célula, hecha de materiales orgánicos de bajo costo, no ha sido probada extensamente en el espacio antes, y se muestra muy prometedora para ser incorporada a futuros paneles solares de alto rendimiento.

Células fotovoltaicas texturizadas basadas en nanotubos de carbono, diseñadas para capturar la luz desde cualquier ángulo, serán evaluadas por su capacidad de producir energía de manera eficiente, independientemente de su orientación hacia el Sol. Otras células hechas de materiales de perovskita y un material de bajo costo de cobre-zinc-estaño-sulfuro (CZTS) – junto con un grupo de control de células tradicionales basadas en silicio, se hallan entre los 20 dispositivos fotovoltaicos (PV) colocados en la plataforma MISSE situada en el exterior de la ISS para una evaluación de seis meses. Para dos de las células, el lanzamiento marcó su segundo viaje al espacio.

“Para todas las células fotovoltaicas se hará la misma pregunta: en particular, ¿pueden estos foto-absorbedores ser usados de forma efectiva en el espacio?”, dijo Jud Ready, ingeniero principal de investigación en el Instituto de Investigación del Georgia Tech (GTRI), director asociado del Centro de Tecnología e Investigación Espacial del Georgia Tech, y subdirector del Instituto de Materiales del Georgia Tech. “Con esta prueba, obtendremos conocimientos sobre los mecanismos de degradación de estos materiales y podremos comparar su producción de energía en diferentes condiciones”. Se espera de esta información poder diseñar mejores paneles solares para su uso espacial.

Las células solares orgánicas desarrolladas en el laboratorio del Profesor Bernard Kippelen en el Georgia Tech se procesan a bajas temperaturas utilizando procesos basados en soluciones sobre grandes superficies, para producir células con un absorbente que puede ser unas 200 veces más delgado que el ancho de un cabello humano.

Jud Ready sostiene una célula solar de perovskita. (Foto: Branden Camp, Georgia Tech)

“Con un peso muy bajo y valores de eficiencia de conversión de potencia de hasta el 16%, las células solares orgánicas podrían producir valores de potencia de cientos de miles de vatios por kilogramo de material activo, lo que resulta muy atractivo para las aplicaciones de paneles solares espaciales”, dijo Kippelen. “Sin embargo, los efectos de la exposición continua de estos dispositivos en un entorno espacial no han sido explorados a fondo. Nuestro interés es investigar la robustez de las interfaces formadas en estos dispositivos en un entorno espacial, así como mejorar nuestra comprensión de los mecanismos de degradación de las células solares orgánicas en el espacio”.

Las células solares planas tradicionales son más eficientes cuando la luz del Sol está directamente sobre ellas. Debido a que la dirección del flujo solar varía con la órbita, los grandes vehículos espaciales como la ISS utilizan mecanismos mecánicos de apuntamiento para mantener las células correctamente orientadas. Sin embargo, esos complejos mecanismos crean problemas de mantenimiento y son demasiado pesados para su uso en naves espaciales muy pequeñas como los CubeSats.

Para superar el problema de la orientación hacia el Sol, el equipo de Ready desarrolló células solares con textura 3D que pueden capturar eficientemente la luz solar que llega con diferentes ángulos. Las células utilizan “torres” hechas de nanotubos de carbono y cubiertas con material fotovoltaico para atrapar la luz que rebotaría en las células estándar cuando no están inclinadas hacia el Sol.

“Con nuestra estructura para atrapar la luz, nos da igual el ángulo del Sol”, dijo Ready. “Nuestras células en realidad trabajan mejor en ángulos rasantes. En los CubeSats, eso permitirá una captura eficiente sin importar la orientación del Sol”.

Las células de perovskita producidas en el laboratorio de Zhiqun Lin, profesor de la Escuela de Ciencia de Materiales e Ingeniería, también serán probadas. Estos materiales tienen conocidos mecanismos que propician su fallo, causados por la absorción de humedad y de oxígeno. “Estos dos mecanismos de falla no estarán presentes en el exterior de la Estación Espacial Internacional, por lo que esta prueba nos permitirá ver el rendimiento de estos materiales sin esos problemas. Deberíamos ser capaces de determinar si estos problemas conocidos podrían estar enmascarando otras causas de degradación”, dijo Ready.

Los materiales CZTS podrían potencialmente convertirse en las celdas solares de próxima generación, células hechas de materiales de bajo costo y abundantes en la Tierra: cobre, zinc, estaño y azufre. Los materiales tienen un alto coeficiente de absorción y pueden ser resistentes a la radiación – útiles para aplicaciones espaciales – y ofrecen un atractivo compromiso entre costo y rendimiento, dijo Ready.

Las células solares de silicio producidas por el Centro Universitario de Excelencia en Investigación y Educación Fotovoltaica del Georgia Tech proporcionarán una forma de comparar el rendimiento de las otras células. El laboratorio, dirigido por el profesor Ajeet Rohatgi de la Escuela de Ingeniería Eléctrica y Computacional, proporcionó este tipo de células de control.

“Estas células foto-absorbentes de silicio servirán como controles para comparar el rendimiento de otros materiales foto-absorbentes en el espacio”, dijo Rohatgi.

Las 20 células fotovoltaicas se unirán brevemente a otras tres células fabricadas por los investigadores del Georgia Tech que ya están en la ISS. Esas tres, y dos en la misión más reciente, formaban parte de un experimento de 2016 que no pudo registrar datos, aunque sí proporcionó información sobre los efectos del entorno espacial en las células solares.

Las células fotovoltaicas del Georgia Tech fueron lanzadas a la ISS el 2 de noviembre de 2019, a bordo de la S.S. Alan Bean, una nave espacial Cygnus que partió desde las instalaciones de la NASA en Wallops Island, como parte de una misión de reabastecimiento de rutina. Para su ensayo, las células fueron integradas en un paquete de pruebas por la empresa Alpha Space Test & Research Alliance de Houston.

Además de los ya mencionados, el proyecto también incluyó a Canek Fuentes-Hernández, Matthew Rager, Hunter Chan, Christopher Tran, Christopher Blancher, Zhitao Kang y Conner Awald y Brian Rounsaville, todos del Georgia Tech. (Fuente: NCYT Amazings)

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¿Qué tipos de tejados son más factibles para instalaciones fotovoltaicas?

¿Cuáles son los tejados más comunes en España?

Aunque en la actualidad el mercado de instalaciones fotovoltaicas evoluciona a pasos agigantados y la facilidad de transporte, así como la existencia de nuevos materiales, han modificado el mapa y tipos de tejados, históricamente los tipos de tejados de España se han separado en 4 clases principalmente: los de pizarra, los de teja de barro, los de paja y las cubiertas planas.

Los de pizarra son más típicos del norte de España, y principalmente en zonas en las que este material abundaba. Las de teja de barro, son originarios de la zona sur, conocida como teja árabe en su forma sencilla original. Los tejados de paja, ya casi desaparecidos, eran más típicos del norte de España, siendo una alternativa más económica a la pizarra, y con mejor abastecimiento, y los tejados planos, más típicos de zonas más templadas como las islas, construcciones de Ibiza o Canarias, con casas encaladas y techo plano también encalado.

Así tenemos las tejas de barro, cerámica y fibrocemento que se han utilizado tradicionalmente combinadas con las estructuras de soporte de madera, acero y hormigón. Posteriormente el panel sándwich, que ofrece la posibilidad de aplicar diferentes colores a nuestro tejado, y las láminas metálicas de Cobre, Zinc y otros, son también materiales superficiales de las cubiertas de nuestras casas. De esta forma se pueden hacer múltiples combinaciones, y construir infinidad de tipos de tejados. Como puedes ver, muchas formas o materiales, por eso, en este artículo nos hemos decantado por explicarte el tipo de tejado según su pendiente y material:

Tipos de cubiertas para tejados en función de su pendiente:

Cubiertas planas: como su nombre indica son tipos de tejados horizontales, con una mínima pendiente para que se pueda evacuar el agua, pero que permita su uso como terraza. Son las llamadas transitables, las cubiertas vegetales, en las que se planta césped u otras plantas, y también se engloban aquí las cubiertas inundadas, que utilizan el agua como elemento aislante.Cubiertas invertidas: es una modalidad relativamente moderna de cubierta plana, ya que surgió con los nuevos materiales aislantes y una impermeabilización total que soportan perfectamente las inclemencias y permiten ser usados como parte superficial.Cubiertas con pendiente inclinada: En este grupo se encuadran todas las cubiertas o tipos de tejados con una inclinación mayor a 10°. Y tienen mucha variabilidad en función de la cantidad de planos o faldones de que están formadas. Pueden ser a un agua, a dos aguas, a cuatro o más aguas. La unión entre cada faldón se llama “lima”.Cubiertas mansardas: son las que presentan un cambio de pendiente, para permitir una inclinación mayor en la parte inferior que facilita la instalación de ventanas de forma casi vertical. De esta forma se aprovecha el hueco bajo cubierta para hacerlo habitable.Cubiertas carpadas, o en pabellón: estos tipos de tejados o cubiertas pueden tener forma poligonal o cónica. Están compuestas por tantas vertientes como lados tiene la planta de la edificación. Se crean estructuras escalonadas con gran inclinación, por ello son cubiertas muy empinadas. Son típicas de construcciones religiosas.

Tipos de cubiertas para tejados según el tipo de material de recubrimiento:

Cubiertas de madera: estos tipos de tejados van recubiertos con entablado de madera, normalmente de roble, por ser una madera más resistente.Cubiertas de teja cerámica: son los formados con tejas, de las que existe una enorme variedad de formatos, características y tonalidades. El ejemplo más conocido es la teja árabe.Cubiertas de pizarra: son tejados formados por una estructura de listones de madera sobre la que se colocan las piezas de pizarra. Típica de climas fríos.Cubiertas metálicas para tejados: están compuestas por tejas o piezas de metal, o bien por láminas que se ensamblan entre ellas para formar la cubierta.Cubiertas prefabricadas: en esta tipología se encuadran diversas clases de acabados, entre los que podemos destacar las cubiertas de placas de hormigón armado, las placas de fibrocemento, las planchas de P.V.C, o las láminas de policarbonato o de poliéster.Cubiertas de tejas de asfalto: son más económicas, pero menos duraderas, por lo que cada 20 años aproximadamente se deben reparar o cambiar.

Entonces, ¿qué tipos de tejados son más recomendables para las instalaciones de paneles fotovoltaicos?

Debido a que existen multitud de tipos de tejados, y soluciones arquitectónicas, actualmente no existen tejados en los que no se puedan instalar placas solares fotovoltaicas. Siendo el único inconveniente la resistencia de la estructura. Quizás, los únicos tipos de tejados sobre los que no se pueda, son los de paja.

Evidentemente porque no son lo suficientemente rígidos para soportar el peso de las placas solares.

La industria de las placas solares ha tenido que adaptarse a las circunstancias de cada lugar y de sus cubiertas o tipos de tejados típicos, desarrollando multitud de herrajes que facilitan la instalación de los diferentes tipos de paneles solares en todos los tipos de tejados.

De esta forma, lo más importante es que un profesional cualificado y con experiencia sepa elegir el herraje adecuado e instalarlo correctamente, con las protecciones anti-filtraciones adecuadas.

¿Qué otras superficies son factibles para instalaciones fotovoltaicas?

Los fabricantes siempre idean la forma de poder aprovechar cualquier superficie. Y se diseñan diferentes tipos de paneles solares incluso para ser colocadas en los techos de los automóviles. Así es que, no hay problema en colocarlas como techo de aparcamientos, como sombrillas móviles (las llamadas Smart-Flowers), o como pintura en nuestras carreteras o fachadas.

Fijaciones y sujeciones para placas solares

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Identifican los tipos de células humanas más vulnerables al coronavirus

Un equipo internacional de especialistas ha identificado las clases de células humanas que parecen ser las más vulnerables a la infección por el coronavirus SARS-CoV-2, el culpable de la enfermedad pandémica COVID-19.

Estos científicos, entre quienes figura Alex K. Shalek, del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en Cambridge (Estados Unidos), buscaron células que expresan las dos proteínas que ayudan al virus SARS-CoV-19 a entrar en células humanas. Encontraron subconjuntos de células en el pulmón, las vías nasales y los intestinos que expresan ARN para ambas proteínas mucho más que otras células. Por lo tanto, estas células son las más susceptibles a la infección por el SARS-CoV-2.

En los pasajes nasales, los investigadores encontraron que las células caliciformes, que producen mucosidad, expresan ARN para las dos proteínas que el SARS-CoV-2 utiliza para infectar las células. En los pulmones, encontraron los ARNs de estas proteínas principalmente en las células llamadas neumocitos tipo II. Estas células recubren los alvéolos (sacos de aire) de los pulmones y son responsables de mantenerlos abiertos.

En los intestinos, encontraron que las células llamadas enterocitos de absorción, que son responsables de la absorción de algunos nutrientes, expresan los ARNs de estas dos proteínas más que cualquier otro tipo de células intestinales.

Esta imagen, captada mediante microscopio electrónico de barrido, muestra coronavirus SARS-CoV-2 (los objetos redondeados de color naranja) asomando de la superficie de células (marcadas en verde). (Foto: NIAID-RML)

Los investigadores esperan que sus hallazgos ayuden a guiar a los científicos que están trabajando en el desarrollo de nuevos tratamientos farmacológicos contra la COVID-19 o que están probando si algunos medicamentos ya disponibles para otras enfermedades podrían ser utilizados también para el tratamiento de la COVID-19. (Fuente: NCYT Amazings)

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