Tecnología de recolección de agua para limpieza y enfriamiento de paneles fotovoltaicos

Investigadores de la Universidad del Sudeste de China, la Autoridad de Electricidad y Agua de Dubai (DEWA), y la Universidad de Stanford han sugerido utilizar la refrigeración por radiación de los paneles solares para aplicaciones de recolección de agua durante la noche. 

 El agua recolectada puede ser utilizada, según ellos, para la limpieza de los módulos durante el día o para otras aplicaciones agrovoltaicas no especificadas. “Con un análisis teórico, identificamos el rango adecuado de temperatura y humedad para la recolección nocturna de agua de los paneles solares y calculamos el potencial de recolección de agua bajo diversas condiciones”, declaró el equipo de investigación. La técnica fue evaluada durante un año en el Parque Solar Mohammed bin Rashid Al Maktoum en Dubai, donde DEWA está probando diferentes tecnologías de energía renovable. 

 En el sistema propuesto, que según los académicos puede ser aplicado como una modificación sin aumentar la complejidad del sistema, la capa de enfriamiento radiativo en los paneles fotovoltaicos se encuentra en la parte frontal y la recolección de agua se logra a través de tubos colocados en los bordes inferiores de los paneles solares. 

 La técnica también se basa en el uso de un emisor de cuerpo negro, un emisor selectivo 8-13 μm y un emisor selectivo espectral-angular ideal, que se utilizaron para mejorar el rango de temperatura y humedad. Los emisores selectivos habilitados por las metasuperficies fotónicas se utilizan en los sistemas pasivos de enfriamiento radiativo para reducir la temperatura del vapor desde la temperatura ambiente hasta el punto de rocío y absorber el calor latente del agua durante el cambio de fase. 

 Esta ingeniería de emisión térmica fotónica permitió mejorar el espectro de infrarrojos de los paneles sin sacrificar la alta transmisión en el espectro solar que se encuentra por encima del ancho de banda de la célula solar, según los investigadores. “Tal característica espectral tiene el potencial de reducir la temperatura de funcionamiento del panel solar durante el día en más de 8 grados centígrados y mejorar las eficiencias absolutas del panel solar en un 1%”, explicaron. “Por lo tanto, puede ser beneficioso tanto para la recolección de agua durante la noche como para la mejora de la eficiencia de la célula solar durante el día”. 

 Los científicos descubrieron que una temperatura ambiente de 10 grados centígrados y una humedad relativa superior al 69,6% son necesarias para desencadenar el proceso de condensación. “Para un panel solar estándar, la generación de agua se produce en la mayoría de los días de octubre a abril, cuando la temperatura ambiente es baja y la humedad relativa es alta”, especificaron. 

 Asimismo encontraron que el promedio semanal de generación de agua logrado con este sistema en el parque solar de Dubai puede llegar a 261ml/m2. “Además, se puede mejorar significativamente hasta 681ml/m2 con una mayor ingeniería de emisividad”, concluyó el grupo. 

 Esta técnica se presenta en el documento “Nighttime Radiative Cooling for Water Harvesting from Solar Panels”, publicado en el Journal of Renewable and Sustainable Energy.