¿Quisieras que las ventanas de tu casa funcionaran como paneles solares? En China inventan una forma algo peculiar – WIRED

Informe sobre Innovación en Energía Solar Fotovoltaica Transparente

Un equipo de investigación de la Universidad de Nanjing ha desarrollado una tecnología innovadora que permite convertir ventanas convencionales en paneles solares sin comprometer su transparencia o estética. Este avance, materializado en un revestimiento transparente, representa un paso significativo hacia la autosuficiencia energética en entornos urbanos y se alinea directamente con múltiples Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) de las Naciones Unidas.

Desarrollo del Concentrador Solar Incoloro y Unidireccional (CUSC)

La tecnología, denominada Concentrador Solar Incoloro y Unidireccional (CUSC), busca integrar la generación de energía limpia en la arquitectura existente, promoviendo la sostenibilidad sin sacrificar el diseño ni la iluminación natural. Este enfoque es fundamental para avanzar en el ODS 11: Ciudades y Comunidades Sostenibles, al facilitar la creación de edificios energéticamente eficientes.

Principios de Funcionamiento

El CUSC se basa en una película multicapa de cristales líquidos colestéricos (CLC). Su estructura helicoidal única permite una interacción selectiva con la luz solar:

• Separa las polarizaciones circulares de la luz incidente.
• Una polarización es reflejada y guiada hacia los bordes del vidrio, donde es capturada por células fotovoltaicas.
• La otra polarización atraviesa el vidrio sin alteraciones, manteniendo la función de una ventana tradicional.

Este mecanismo permite la generación de electricidad mientras se preserva la claridad visual, un factor clave para su aplicación arquitectónica.

Rendimiento y Eficiencia del Prototipo

Las pruebas experimentales han arrojado resultados prometedores que validan el potencial de esta tecnología:

• Eficiencia de Canalización: Logró dirigir hasta un 38.1% de la luz verde incidente hacia la célula fotovoltaica.
• Eficiencia de Conversión Energética: Bajo luz solar estándar, alcanzó una eficiencia de conversión del 3.7%, suficiente para alimentar dispositivos de bajo consumo.
• Transparencia y Calidad Visual: Mantuvo una transparencia visible del 64% y un índice de reproducción cromática de 91 sobre 100, asegurando que los colores se perciban de forma natural.
• Durabilidad: El prototipo demostró una alta resistencia, conservando más del 95% de su rendimiento tras 1,500 horas de pruebas bajo iluminación intensa.

Contribución a los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS)

El desarrollo del CUSC impacta directamente en la consecución de varios ODS, posicionándose como una herramienta estratégica para un futuro sostenible.

1. ODS 7: Energía Asequible y no Contaminante: Al permitir la generación de electricidad limpia de forma descentralizada, esta tecnología reduce la dependencia de los combustibles fósiles y democratiza el acceso a fuentes de energía renovable.
2. ODS 11: Ciudades y Comunidades Sostenibles: Facilita la construcción de edificios de consumo casi nulo y la modernización de infraestructuras urbanas, haciéndolas más resilientes y menos contaminantes.
3. ODS 13: Acción por el Clima: La adopción generalizada de esta tecnología contribuiría a una reducción sustancial de las emisiones de gases de efecto invernadero, un pilar fundamental en la lucha contra el cambio climático.
4. ODS 9: Industria, Innovación e Infraestructura: El proyecto es un claro ejemplo de innovación aplicada al desarrollo de infraestructuras sostenibles, impulsando la investigación y el desarrollo en el campo de las energías limpias.

Desafíos Actuales y Perspectivas Futuras

A pesar de su potencial, la tecnología CUSC enfrenta desafíos para su comercialización. La eficiencia de conversión energética es aún inferior a la de los paneles solares convencionales, y se requiere investigación adicional para proteger los materiales de la degradación por radiación ultravioleta a largo plazo. Los próximos pasos se centrarán en mejorar la eficiencia, desarrollar recubrimientos protectores y optimizar los procesos de fabricación para hacerla escalable y competitiva en el mercado. Superar estos obstáculos será crucial para materializar su contribución a la transición energética global.

Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) identificados

• ODS 7: Energía Asequible y no Contaminante

  El artículo se centra en una nueva tecnología para generar “energía limpia” a partir de ventanas, lo que se alinea directamente con el objetivo de garantizar el acceso a una energía asequible, segura, sostenible y moderna. La tecnología CUSC es descrita como una “propia fuente de energía limpia” que promueve la “autosuficiencia energética” y la “sostenibilidad energética”, contribuyendo a la transición hacia fuentes de energía renovables.

• ODS 9: Industria, Innovación e Infraestructura

  El desarrollo de la capa CUSC por científicos de la Universidad de Nanjing es un claro ejemplo de innovación tecnológica. El artículo destaca la “investigación científica” y el desarrollo de “tecnologías y procesos industriales limpios”. La aplicación de esta tecnología en edificios (“integración de la tecnología solar en el entorno construido”) también se relaciona con la modernización de la infraestructura para que sea más sostenible.

• ODS 11: Ciudades y Comunidades Sostenibles

  La tecnología propuesta tiene un impacto directo en el entorno urbano. Al permitir que los edificios generen su propia electricidad de manera discreta (“conservando su estética” y “compatibilidad arquitectónica”), contribuye a crear ciudades más autosuficientes y sostenibles. Esto ayuda a reducir la dependencia de redes eléctricas centralizadas y el impacto ambiental de las áreas urbanas.

• ODS 13: Acción por el Clima

  El artículo menciona explícitamente que la tecnología es una “estrategia práctica y escalable para la reducción de carbono” y que ayuda a “reducir emisiones”. Al promover una fuente de energía renovable que no emite gases de efecto invernadero, esta innovación es una herramienta directa para combatir el cambio climático y sus efectos, lo cual es el núcleo del ODS 13.

Metas específicas de los ODS identificadas

• Meta 7.2: Aumentar considerablemente la proporción de energía renovable en el conjunto de fuentes energéticas.

  El artículo describe una nueva forma de aprovechar la energía solar, una fuente renovable. El desarrollo y la potencial implementación de ventanas solares aumentarían directamente la capacidad de generación de energía renovable, especialmente en entornos urbanos, contribuyendo a esta meta.

• Meta 9.5: Aumentar la investigación científica y mejorar la capacidad tecnológica de los sectores industriales.

  La publicación del estudio en la revista académica PhotoniX y el detallado proceso de investigación de los científicos de la Universidad de Nanjing son una manifestación de esta meta. El artículo se enfoca en una innovación que busca “mejorar la capacidad tecnológica” para la generación de energía limpia.

• Meta 11.6: Reducir el impacto ambiental negativo per cápita de las ciudades.

  Al integrar la generación de energía en la infraestructura existente (ventanas), la tecnología CUSC puede reducir la huella de carbono de los edificios y, por extensión, de las ciudades. La “autosuficiencia energética” a nivel de edificio disminuye la carga sobre las plantas de energía convencionales, que a menudo son una fuente importante de contaminación urbana.

Indicadores de los ODS mencionados o implícitos

• Indicador 7.2.1: Proporción de la energía renovable en el consumo final total de energía.

  Este indicador no se menciona explícitamente, pero está implícito en todo el artículo. La “eficiencia de conversión” del prototipo (alrededor del 3.7%) es una medida directa de cuánta energía renovable puede generar esta tecnología. El objetivo de mejorar esta eficiencia para su comercialización se relaciona directamente con el aumento de la proporción de energía renovable.

• Indicador 9.5.1: Gastos en investigación y desarrollo como proporción del PIB.

  El artículo no proporciona cifras monetarias, pero describe una actividad de investigación y desarrollo (I+D) financiada. El propio estudio científico es un producto de la inversión en I+D, que es lo que este indicador mide. La existencia de este tipo de proyectos en universidades es una prueba de la actividad que contribuye a este indicador.

• Emisiones de gases de efecto invernadero (relevante para el ODS 13).

  Aunque no se cita un indicador específico, la mención de que la tecnología ayuda a “reducir emisiones” y es una “estrategia para la reducción de carbono” se alinea con los indicadores que miden las emisiones de gases de efecto invernadero. El progreso de esta tecnología podría medirse por la cantidad de emisiones de CO2 evitadas en comparación con la generación de energía convencional.

ODS, metas e indicadores

Fuente: es.wired.com