Un método de limpieza sin agua para eliminar el polvo en instalaciones solares en regiones secas ha sido desarrollado por ingenieros del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT). Se espera que la energía solar alcance el 10% de la generación mundial de energía para el año 2030, y es probable que gran parte de ella se sitúe en zonas desérticas, donde la luz solar es abundante. Pero la acumulación de polvo en los paneles solares o en los espejos es ya un problema importante ya que puede reducir la producción de los paneles fotovoltaicos hasta un 30% en sólo un mes.
Se calcula que la limpieza de los paneles solares consume unos 38 toneladas de agua al año, cantidad suficiente para abastecer de agua potable a hasta 2 millones de personas. Los intentos de limpieza sin agua exigen mucha mano de obra y tienden a causar arañazos irreversibles en las superficies, lo que también reduce la eficiencia.
El equipo de investigadores del MIT ha ideado una forma de limpiarlos automáticamente, o los espejos de las plantas termosolares, en un sistema sin agua y sin contacto que podría reducir significativamente el problema del polvo.
El nuevo sistema, descrito en Science Advances, utiliza la repulsión electrostática para hacer que las partículas de polvo se desprendan y prácticamente salten de la superficie del panel, sin necesidad de agua o cepillos. Para activar el sistema, un simple electrodo pasa justo por encima de la superficie del panel solar, impartiendo una carga eléctrica a las partículas de polvo, que luego son repelidas por una carga aplicada al propio panel.
El nuevo sistema que reducirá costes y mejorará la producción
El profesor de ingeniería mecánica Kripa Varanasi afirma en un comunicado que "un problema mundano como el polvo puede hacer mella en todo el asunto". Las pruebas de laboratorio realizadas por Varanasi y el estudiante de posgrado del MIT Sreedath Panat demostraron que la caída de la producción de energía de los paneles se produce de forma pronunciada al principio del proceso de acumulación de polvo y puede alcanzar fácilmente una reducción del 30 por ciento después de sólo un mes sin limpieza.
Calcularon que incluso una reducción del 1% de la potencia, en una instalación solar de 150 megavatios, podría suponer una pérdida de 200.000 dólares en ingresos anuales. Los investigadores afirman que, a nivel mundial, una reducción del 3 al 4% en la producción de energía de las plantas solares supondría una pérdida de entre 3.300 y 5.500 millones de dólares (entre 3.000 y 5.000 millones de euros).
Muchas de las mayores instalaciones de energía solar del mundo, como las de China, India, Emiratos Árabes Unidos y Estados Unidos, se encuentran en regiones desérticas. El agua que se utiliza para limpiar estos paneles solares con chorros de agua a presión tiene que ser transportada en camión desde lejos, y tiene que ser muy pura para no dejar depósitos en las superficies. A veces se utiliza el fregado en seco, pero es menos eficaz para limpiar las superficies y puede causar arañazos permanentes que también reducen la transmisión de la luz.
La limpieza del agua supone alrededor del 10% de los costes de funcionamiento de las instalaciones solares. Según los investigadores, el nuevo sistema podría reducir estos costes y mejorar la producción general de energía al permitir limpiezas automáticas más frecuentes. "La huella hídrica de la industria solar es alucinante y aumentará a medida que estas instalaciones sigan creciendo en todo el mundo. Así que la industria tiene que ser muy cuidadosa y reflexionar sobre cómo hacer de esto una solución sostenible", subraya Varanasi.
El nuevo sistema que han desarrollado sólo requiere que un electrodo, que puede ser una simple barra de metal, pase por encima del panel, produciendo un campo eléctrico que imparte una carga a las partículas de polvo a su paso. Las pruebas demostraron que la humedad del aire aportaba una fina capa de agua a las partículas, lo que resultó ser crucial para que el efecto funcionara.
"Realizamos experimentos con humedades variables, desde el 5% hasta el 95%. Mientras la humedad ambiental sea superior al 30%, se pueden eliminar casi todas las partículas de la superficie, pero a medida que la humedad disminuye, resulta más difícil". Varanasi destaca que "la buena noticia es que cuando se llega al 30% de humedad, la mayoría de los desiertos entran en este régimen". Incluso los que suelen ser más secos que eso tienden a tener una mayor humedad en las primeras horas de la mañana, lo que conduce a la formación de rocío, por lo que la limpieza podría programarse en consecuencia.
Al eliminar la dependencia del agua transportada en camiones, al eliminar la acumulación de polvo que puede contener compuestos corrosivos y al reducir los costes operativos generales, estos sistemas tienen el potencial de mejorar significativamente la eficiencia y la fiabilidad general de las instalaciones solares, concluye Varanasi.
