dimarts, de març 04, 2008

Millorant rendiments

Quan parlem d’energia neta, la primera en que pensem és l’energia solar. Després de tot, el Sol és una font extraordinària d’energia. I si ho mirem en detall, l’astre rei és l’origen final de totes les fonts energètiques que coneixem, excepte la nuclear. A més, cada dia arriben a la Terra una quantitat increïble d’energia provinent de l’astre rei. Per això va ser tant important que a principis del segle XIX en Henri Becquerel descobrís l’efecte fotoelèctric. Un curiós fenomen que passa quan alguns materials s’exposen a la llum. Aleshores, els fotons poden arrancar electrons dels àtoms d’aquests materials i crear una lleu corrent elèctrica.

Aquest efecte fotoelèctric va ser un fenomen físic interessant, però poc pràctic amb el que Einstein va guanyar el premi Nobel. La primera cèl·lula fotovoltaica ja es va fabricar al 1883, però el seu rendiment era de l’1 %. Aquest valor tant baix feia que no fos útil des d’un punt de vista comercial. Però al 1954, els laboratoris Bell va descobrir de manera quasi accidental que el silici, si no era gaire pur, resultava molt sensible a la llum i molt útil per fer millors cèl·lules fotovoltaiques.

Com que el silici és abundant, la viabilitat comercial ja era possible i aviat van aparèixer els primers panells per fer electricitat amb energia solar d’una manera seriosa. Aleshores el rendiment era del 6 %.

Les coses han anat millorant des d’aleshores. A més del silici, altres materials, com l'arsenur de gal·li han mostrat la seva eficàcia. Han aparegut noves generacions de dispositius que van incrementar el rendiment fins al 45 % en sistemes experimentals. Però de moment el rendiment de la majoria de les plaques que hi ha en funcionament no supera el 30%.

El més curiós és que per aconseguir millors rendiments cal controlar les impureses dels materials. Però no per eliminar-les, ja que els materials purs no són gaire útils en aquest camp. El que cal és que tinguin quantitats i proporcions molt concretes i delimitades d’impureses. Ara ja hi ha tecnologies que permeten dipositar substàncies vaporitzades de manera que caiguin en capes d'un nombre determinat d’àtoms. Pura filigrana tecnològica!

Falta, és clar, que les millores s’aconsegueixin a preus raonables. Moltes de les plaques d’alt rendiment que ja existeixen s’apliquen únicament a situacions experimentals o, com a molt, a l’exploració espacial. Encara són massa cares per posar-les al terrat de casa.

I ja s’especula amb nous sistemes de millora de l’eficàcia d’aquestes plaques. A mida que la nanotecnologia ens vagi oferint noves eines per manipular els àtoms podrem incrementar encara més la capacitat d’aprofitar l’energia que ens ofereix el Sol.

Segur que en els propers anys podrem empènyer el límit d’aprofitament encara una mica més enllà, de manera que la dependència del petroli anirà reduint-se. Amb tot el que ens hi juguem, millor que sigui així.

El que costa d’entendre és l'ús limitat que encara en fem d’aquestes tecnologies en països com aquest, tant rics en energia solar. Encara que quan comences a pensar en els interessos de les empreses productores d’energia i tot el diner que es mou al voltant del petroli, potser es comença a entendre una mica com funciona el món real.

10 comentaris :

Carquinyol ha dit...

Els interessos, els maleïts interessos.... tan de bo estiguessim aprofitant ja l'energia solar molt més, però és trist saber que perquè un grupet de persones segueixin omplint-se les butxaques tots els demés hem de seguir vivint a un món més brut, més sorollós i cada vegada més contaminat i destruït.

Som una espècie estranya, donem prioritat a unes coses que, per si soles, no ens poden assegurar la pervivència. Si el planeta se'nv a n'orris, ens alimentarem dels diners ?

fcasarra ha dit...

Si les plaques fotoeléctriques no es fan servir es perqué economicament no son rentables, excepte si estás en un lloc aïllat o rebs subvencions.

Les que si son rentables son les plaques termosolars per aigua calenta o calefacció, que al cap i la fí es la part més importat de consum energétic a la llar. El que passa es que per no encarir més els habitatges, els constructors no les posen si no hi ha realment una demanda. Afortunadament a partir d'ara serán obligatories a totes les vivendes de nova construcció.

GharN ha dit...

A part del rendiment de la placa en si, s'ha de tenir en compte que l'energia que proporciona una placa solar és, a diferència de TOTES les fonts energètiques que coneixem, la única que no fa girar un molinet per obtenir energia. El corrent que dóna és continu, mentre que tots els aparells que tenim a casa necessiten corrent altern. Això implica un ús d'alternadors, que fan que el sistema tingui encara més pèrdues. Potser si canviéssim la manera de construir els electrodomèstics i demés... qui sap

Jansy ha dit...

Les plaques fotovoltaiques sí que són rentables, oi tant. Es tracta, però, de fer una gran inversió quan les instal·lem, però des d'aleshores tot són beneficis. He hagut de buscar el meu treball de recerca "El vaixell solar" per a poder donar aquesta dada: utilitzant totes les subvencions que doni la Generalitat, els ajuntaments i tothom que doni subvencions, el període d'amortització per una vivenda mitjana és de 8 anys. Jo trobo que és bastant baixa, tenint en compte que a partir de llavors tot són beneficis. De fet, l'energia elèctrica produïda que ens sobri es pot vendre a la companyia elèctrica.

Us recomano visitar la web d'una botiga, on vaig comprar les cèl·lules solars per a fer el meu projecte: www.elektron.org

Toni Gallardo ha dit...

Jo el que tinc clar és que les indústries energètiques majoritàries avui (les petroleres i les nuclears) són les que dominen, ja avui, el cotarro de les renovables. I si no les desenvolupen ara és perquè primer volen exhaurir fins a l'última gota de les seves fonts i treure'n tot el rendiment possible a les seves inversions.

Dan ha dit...

carquinyol. Els interessos. ja ho post ben dir. Al final queda clar que cal fer que algú guanyi molts diners amb energies sostenibles i aleshores les coses canviaran. La raó i la lògica són insuficients per la nostra espècie.

fcasarra. Potser (no ho se del cert) si que són cares. I per cert que la termosolar és molt millor per habitatges. Recordo que a Atenes els terrats estan plens de plaques termosolars i no entenc perquè aquí no. Però per la fotovoltaica jo pensava més en grans centrals productores d'energia. Posats a fer una tèrmica, millor una central solar, no?

gharn. Si, però això seria un problema en les petites instal.lacions. Si es fan grans centrals energètiques fotovoltaiques sols caldria fer una vegada el procés. I encara que tingui pèrdues, la quantitat que arriba del Sol és enorme!

jansy. Probablement el que cal és que la industria que hi ha al darrera assoleixi un nivell de massa crítica. Els primers cotxes eren un desastre, però quan tothom es va posar a comprar-ne, va sortir a compte invertir en recerca i millorar-los. Potser passarà igual amb aquesta mena d'energies.

toni gallardo. Segur que si. Per això, el més pràctic es aconseguir que aquestes mateixes empreses guanyin diners amb energies renovables. Aleshores tot aniria molt millor per tothom.

fcasarra ha dit...

Fent un cálcul rápid i aproximat, mirant una placa solar de 200 W i un cost de 1200€ (a la tenda recomanada per en Jansy) tenim que si produim 200 W (máxima potencia) durant 8 hores al día (tenint en compte que alguns dies pot está núvol i que no tot el día tens la máxima intensitat) per 365 díes i a un preu de 10 céntims el Kw/h (el preu per l'usuari es de uns 8 céntims i si uses gas el preu encara es menor) tenim un guany de uns 60 € a l'any, i per tant tardem 20 anys en recuparar la inversió. I aixó fent uns cálculs generosos.

Una altra questió son les subvencions.

Per contra la energía solar térmica que tinc a casa vaig calcular que l'estalvi de gas que proporcionava feia que s'amortitzes en 7 o 8 anys. Si hagúes utilitzat electricitat per escalfar l'aigua i per la calefecció, llavors l'amortització hagués sigut de només 3 o 4 anys.

omalaled ha dit...

Hola, Dan.

Em sembla que hi ha un detall malament. L'efecte fotoelèctric no va ser descobert pel Becquerel. De fet, el Becquerel va descobrir la radiactivitat. L'efecte fotoelèctric no sabia qui ho havia descobert, però he mirat la wikipèdia i diu que va ser el Heinrich Hertz, que em quadra més.

Salut!

Martí Cabré ha dit...

Interessos, egoïsme... de fet, que el planeta i la humanitat sobrevisqui de manera neta també és qüestió d'interessos i és pur egoïsme, no?

Potser el que manca és informació i educació...

Mikell ha dit...

Quan llegia el text he pensat en la proposta de Nanosolar que ha aconseguit abaratir el cost de la placa fotovoltaica tot i que hagi reduït una mica el rendiment. A veure si així ens en sortim energèticament quan el petroli -i la resta de combustibles fòssils- s'encareixin excessivament.