¿Cuál es una mejor oferta: un tipo de panel solar establecido y listo para usar o un tipo de vanguardia que entrega más energía para un área determinada pero cuesta más?
Resulta que está lejos de ser una simple pregunta, pero un equipo de investigadores en el MIT y en otros lugares ha encontrado una manera de descubrir la mejor opción para una ubicación y tipo de instalación dada. La conclusión es que paraescalar sistemas de techos en lugares relativamente secos, los paneles más eficientes pero más costosos serían mejores, pero para instalaciones a escala de rejilla o para aquellos en climas más húmedos, los paneles establecidos, menos eficientes pero más baratos son mejores.
Los costos de las células solares continúan cayendo en picado, mientras que los costos de instalación y el equipo asociado permanecen relativamente constantes. Por lo tanto, descubrir las compensaciones involucradas en la planificación de una nueva instalación se ha vuelto más complicado. Pero el nuevo estudio proporciona una forma clara deestiman la mejor tecnología para un proyecto determinado, dicen los autores.
Los hallazgos se informan hoy en la revista Energía natural en un artículo de la estudiante graduada del MIT Sarah Sofia, profesora asociada de ingeniería mecánica Tonio Buonassisi, científico investigador I. Marius Peters y otros tres en el MIT y en First Solar y Siva Power, compañías solares en California.
El estudio comparó dos variedades básicas de células solares: diseños estándar que usan un solo tipo de material fotovoltaico y diseños avanzados que combinan dos tipos diferentes llamados células en tándem para capturar más energía a la luz solar.células, los investigadores también compararon diferentes variedades: aquellas en las que cada una de las dos células están conectadas en serie, llamadas células en tándem de dos uniones, y aquellas en las que cada célula está cableada por separado, llamadas células en tándem de cuatro uniones.
En lugar de solo mirar la cantidad de energía que cada tipo puede entregar, el equipo analizó todos los costos operativos y de instalación asociados a lo largo del tiempo, para producir una medición llamada costo nivelado de electricidad LCOE, una medida que incorpora todos los costose ingresos durante la vida útil del sistema.
"Las celdas de unión simple estándar tienen un límite de eficiencia máxima de aproximadamente el 30 por ciento", explica Sofía, mientras que "las celdas en tándem, que usan dos materiales, pueden tener una eficiencia mucho mayor, por encima del 40 por ciento". Pero aunque una mayor eficiencia es obviamente una ventajaen principio, "cuando haces un tándem, básicamente tienes dos células solares en lugar de una, por lo que es más costoso de fabricar. Entonces, queríamos ver si valía la pena", dice.
Para su análisis, el equipo analizó tres tipos de ambiente: árido Arizona, templado Dakota del Sur y húmedo Florida, porque la cantidad de vapor de agua en el aire puede afectar la cantidad de luz solar que llega alcélula solar. En cada una de estas ubicaciones, compararon los dos tipos estándar de células solares de unión simple teluro de cadmio, o CdTe, y seleniuro de cobre-indio-galio, o CIGS con dos tipos diferentes de células en tándem, dos-unión o cuatro uniones. Por lo tanto, se estudió un total de cuatro tecnologías diferentes en cada entorno. Además, estudiaron cómo el LCOE general de las instalaciones se vería afectado dependiendo de si los precios generales de la energía permanecen constantes o disminuyen con el tiempo, como muchoslos analistas esperan
Los resultados fueron algo sorprendentes. "Para los sistemas residenciales, mostramos que el sistema tándem de cuatro terminales [la célula solar más eficiente disponible] era la mejor opción, independientemente de la ubicación", dice Sofia. Pero para instalaciones a escala de servicios públicos,Los investigadores encontraron que la celda con los costos de producción más bajos es el mejor negocio.
Los nuevos hallazgos podrían ser significativos para quienes planean nuevas instalaciones solares, dice Sofía. "Para mí, mostrar que una celda tándem de cuatro terminales tenía una clara oportunidad de tener éxito no era obvio. Realmente muestra la importancia de tener una alta energíaceder en un sistema residencial "
Pero debido a que los sistemas a escala de servicios públicos pueden distribuir los costos de la instalación y los sistemas de control en muchos más paneles, y debido a que el espacio tiende a ser menos limitado en tales instalaciones, "nunca vimos una oportunidad" para las celdas más costosas y eficientesen tales configuraciones. En arreglos grandes, "debido a que los costos de instalación son muy baratos, solo quieren las celdas más baratas [por vatio de potencia]", dice.
El estudio podría ayudar a guiar las prioridades de investigación en tecnología solar, dice Sofía. "Ha habido mucho trabajo en este campo, sin preguntar esto primero [si la economía realmente tendría sentido]. Deberíamos estar haciendo la pregunta antes de nosotros.hacer todo el trabajo ... Espero que esto pueda servir como una guía sobre dónde deberían centrarse los esfuerzos de investigación ", dice ella.
La metodología desarrollada por el equipo para hacer las comparaciones debería ser aplicable a muchas otras comparaciones de tecnologías solares, no solo los tipos específicos elegidos para este estudio, dice Sofía. "Para las tecnologías de película delgada, esto es generalizable", dice ella.
Debido a que los materiales que estudiaron para la caja de cuatro terminales ya están comercializados, Sofía dice, "si hubiera una compañía que tuviera interés", los sistemas prácticos y asequibles de tándem de cuatro uniones para aplicaciones residenciales podrían llegar al mercado bastantecon rapidez.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Massachusetts . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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