{"id":132890,"date":"2016-02-05T09:39:55","date_gmt":"2016-02-05T08:39:55","guid":{"rendered":"http:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/?p=132890"},"modified":"2016-02-03T09:43:38","modified_gmt":"2016-02-03T08:43:38","slug":"disenan-prototipos-de-paneles-solares-que-alimentan-smartphones-y-pequenos-motores","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/2016\/02\/05\/132890","title":{"rendered":"Dise\u00f1an prototipos de paneles solares que alimentan smartphones y peque\u00f1os motores"},"content":{"rendered":"

Fuente: Agencia Informativa Conacyt \/ Ana Luisa Guerrero<\/span><\/strong><\/p>\n

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Cargar la bater\u00eda de un smartphone o encender un ventilador personal sin necesidad de una conexi\u00f3n el\u00e9ctrica a trav\u00e9s de paneles port\u00e1tiles de celdas solares org\u00e1nicas desarrolladas por cient\u00edficos mexicanos, es ahora posible.<\/span><\/p>\n

Tras nueve a\u00f1os de investigaciones y ardua labor en equipo entre diversas instituciones del pa\u00eds, el Grupo de Propiedades \u00d3pticas de la Materia (GPOM) del Centro de Investigaciones en \u00d3ptica (CIO) ha desarrollado el primer prototipo port\u00e1til en el pa\u00eds capaz de absorber la luz del sol, transformarla en electricidad y almacenarla para ser utilizada en aparatos de uso cotidiano, como el tel\u00e9fono celular o motores el\u00e9ctricos de mediana potencia.<\/span><\/p>\n

Esta aportaci\u00f3n mexicana de energ\u00eda renovable es emergente a nivel mundial, por lo que tiene la oportunidad de ser punta de lanza para la creaci\u00f3n de nuevos dispositivos basados en materiales org\u00e1nicos que permitan el uso de la energ\u00eda solar fotovoltaica.<\/span><\/p>\n

El panel de \u00e1rea grande, llamado as\u00ed porque es de varios cent\u00edmetros (unos 50 cm2), entrega cinco V de voltaje DC y alrededor de 20 mA\/cm2 de corriente DC, tambi\u00e9n est\u00e1 dise\u00f1ado para almacenar energ\u00eda el\u00e9ctrica de un tomacorriente normal cuando est\u00e9 descargado y la luz solar no sea suficiente, por ejemplo en d\u00edas nublados o de noche.<\/span><\/p>\n

Este avance es resultado de la colaboraci\u00f3n acad\u00e9mico-cient\u00edfica de un grupo que se ha desarrollado en la materia y que ha sido financiado por el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnolog\u00eda (Conacyt), del Fondo Sectorial entre el Conacyt y la Secretar\u00eda de Energ\u00eda en el rubro de Sustentabilidad Energ\u00e9tica, del Centro Mexicano de Innovaci\u00f3n en Energ\u00eda Solar (Cemie-Sol) y del propio CIO.<\/span><\/p>\n

Particularmente, este prototipo fue dise\u00f1ado y elaborado por tres estudiantes que lo realizaron como proyecto de titulaci\u00f3n bajo la asesor\u00eda de Enrique P\u00e9rez Guti\u00e9rrez, investigador asociado del GPOM. Se trata de Blanca G\u00f3mez, ingeniera en energ\u00edas renovables por el Instituto Tecnol\u00f3gico Superior de Cintalapa, Chiapas; Francisco Amores, ingeniero en electr\u00f3nica por el Instituto Tecnol\u00f3gico de Tuxtla Guti\u00e9rrez, Chiapas; y Leonardo Saavedra, ingeniero en biotecnolog\u00eda por el Instituto Polit\u00e9cnico Nacional (IPN) campus Guanajuato.<\/span><\/p>\n

El doctor Enrique P\u00e9rez Guti\u00e9rrez explica a la Agencia Informativa Conacyt que en el GPOM del CIO han desarrollado celdas solares con eficiencia de conversi\u00f3n energ\u00e9tica de siete por ciento. En este caso se utilizaron seis paneles solares interconectados que fueron depositados en sustratos de vidrio conteniendo un electrodo transparente y otro opaco de una aleaci\u00f3n de tres metales; el material org\u00e1nico fotoactivo es una mezcla de dos compuestos org\u00e1nicos que captan la luz solar y generan electricidad.<\/span><\/p>\n

Los j\u00f3venes estudiantes, ahora ingenieros profesionales, dise\u00f1aron un circuito electr\u00f3nico adaptado especialmente para la potencia el\u00e9ctrica entregada por el panel. La energ\u00eda el\u00e9ctrica se almacena en cuatro bater\u00edas recargables comerciales que est\u00e1n integradas al prototipo.<\/span><\/p>\n

Con estas caracter\u00edsticas t\u00e9cnicas, el panel solar org\u00e1nico puede cargar en su totalidad la bater\u00eda de un smartphone; esto ha sido probado en diferentes modelos y marcas, desde los m\u00e1s sencillos hasta aquellos que requieren m\u00e1s potencia.<\/span><\/p>\n

En diciembre de 2015 se logr\u00f3 con \u00e9xito esta innovaci\u00f3n, por lo que el grupo de investigaci\u00f3n trabaja en un proceso de caracterizaci\u00f3n opto-el\u00e9ctrico m\u00e1s completo y en la mejora del prototipo con miras a fabricar paneles flexibles y semitransparentes.<\/span><\/p>\n

Energ\u00edas renovables, prioridad nacional<\/span><\/strong><\/p>\n

En los \u00faltimos a\u00f1os, M\u00e9xico ha emprendido esfuerzos para incrementar la generaci\u00f3n de energ\u00edas renovables y no contaminantes. La Ley para el Aprovechamiento de las Energ\u00edas Renovables y el Financiamiento de la Transici\u00f3n Energ\u00e9tica (LAERFTE) establece que para el 2024 la participaci\u00f3n de las fuentes no f\u00f3siles en la generaci\u00f3n de electricidad debe ser de 35 por ciento.<\/span><\/p>\n

De ah\u00ed que se haya implementado el Programa Especial para el Aprovechamiento de las Energ\u00edas Renovables 2014-2018, a fin de promover tecnolog\u00edas que permitan aprovechar las fuentes renovables de energ\u00eda que garanticen la seguridad energ\u00e9tica y la sustentabilidad ambiental.<\/span><\/p>\n

En busca de ese prop\u00f3sito fue que se conformaron los Centros Mexicanos de Innovaci\u00f3n en Energ\u00eda con recursos provenientes del Fondo de Sustentabilidad Energ\u00e9tica, para fortalecer, consolidar y vincular las capacidades cient\u00edficas y tecnol\u00f3gicas en el pa\u00eds, que adem\u00e1s coadyuvaran a la formaci\u00f3n de recursos humanos especializados.<\/span><\/p>\n

De ellos se desprende el Cemie-Sol, un consorcio virtual coordinado por el Instituto de Energ\u00edas Renovables de la Universidad Nacional Aut\u00f3noma de M\u00e9xico (UNAM) que agrupa a 57 instituciones de investigaci\u00f3n y\/o educaci\u00f3n superior y a diez empresas para generar sinergias en torno al aprovechamiento de la energ\u00eda solar.<\/span><\/p>\n

Con arranque formal en marzo de 2014, el Cemie-Sol abander\u00f3 y apoy\u00f3 22 proyectos iniciales, actualmente suman 50; uno de ellos enfocado en el desarrollo de celdas solares org\u00e1nicas con participaci\u00f3n del GPOM del CIO, que hasta el momento ha generado paneles con una eficiencia energ\u00e9tica competitiva a los desarrollos que realizan otros grupos de investigaci\u00f3n a nivel mundial.<\/span><\/p>\n

Para M\u00e9xico, el desarrollo de celdas solares org\u00e1nicas e h\u00edbridas es fundamental no solo para disminuir el consumo de hidrocarburos y la generaci\u00f3n de di\u00f3xido de carbono, sino para utilizar el gran potencial energ\u00e9tico solar que hasta ahora se desaprovecha.<\/span><\/p>\n

El doctor Elder de la Rosa, director del CIO, plantea en una aportaci\u00f3n que la irradiaci\u00f3n solar promedio en el territorio nacional es de cinco kWh\/m2\/d\u00eda, y con dispositivos fotovoltaicos de 10 por ciento de eficiencia de conversi\u00f3n bastar\u00eda utilizar el 0.1 por ciento de la superficie de M\u00e9xico para obtener 355 TWh\/a\u00f1o, que es mayor al consumo total de energ\u00eda actual del pa\u00eds, que se ha estimado en 271 TWh\/a\u00f1o.<\/span><\/p>\n

\u201cSi suponemos un incremento en el consumo de energ\u00eda del tres por ciento anual, tendr\u00edamos m\u00e1s de 300 a\u00f1os para explotar al m\u00e1ximo la energ\u00eda solar disponible. Dicho de otro modo, el sol es sin duda la mayor fuente de energ\u00eda de que disponemos\u201d, enfatiza.<\/span><\/p>\n

Celdas solares org\u00e1nicas<\/span><\/strong><\/p>\n

El doctor Jos\u00e9 Luis Maldonado Rivera, investigador titular del GPOM, refiere que el trabajo te\u00f3rico y pr\u00e1ctico se est\u00e1 realizando en el CIO con t\u00e9cnicas que se han estado implementado en el GPOM, a trav\u00e9s de las cuales se ha posibilitado obtener celdas de varios cent\u00edmetros cuadrados que, a su vez, fueron interconectadas en serie para incrementar el voltaje, y tambi\u00e9n conectadas en paralelo para aumentar la corriente.<\/span><\/p>\n

Resalta que las celdas org\u00e1nicas tienen una eficiencia de conversi\u00f3n energ\u00e9tica menor a las fabricadas con materiales inorg\u00e1nicos, como el silicio, y dif\u00edcilmente podr\u00eda igualarse, pero se trabaja para hacerlas m\u00e1s eficientes aprovechando sus caracter\u00edsticas, tales como f\u00e1cil procesamiento, ligereza, bajo costo de elaboraci\u00f3n, flexibilidad y potencial transparencia.<\/span><\/p>\n

Miembro nivel II del Sistema Nacional de Investigadores (SNI), detalla que los paneles solares funcionan bajo el efecto fotovoltaico que consiste en absorber la luz solar y generar electricidad.<\/span><\/p>\n

Se componen de un material activo depositado entre dos electrodos llamados \u00e1nodo y c\u00e1todo, colocados en un sustrato como vidrio, pl\u00e1stico o acetato. Cuando reciben la luz solar comienza el proceso de absorci\u00f3n de fotones que generan pares de cargas el\u00e9ctricas de tipo electr\u00f3n-hueco, que se conocen como excitones, y que por su naturaleza se pueden disociar. En esta fase, los electrones se dirigen al c\u00e1todo y los huecos al \u00e1nodo, produci\u00e9ndose una diferencia de potencial y una corriente el\u00e9ctrica.<\/span><\/p>\n

Prototipo del CIO<\/span><\/strong><\/p>\n

La innovaci\u00f3n desarrollada en el CIO es una muestra clara del potencial de M\u00e9xico en tecnolog\u00edas basadas en materiales org\u00e1nicos, considera Maldonado Rivera, quien asegura que se trata del primer panel y prototipo desarrollado en nuestro pa\u00eds producto de la colaboraci\u00f3n acad\u00e9mica y cient\u00edfica.<\/span><\/p>\n

El doctor P\u00e9rez Guti\u00e9rrez se\u00f1ala que hay grupos de investigaci\u00f3n en otros pa\u00edses que han obtenido resultados con aplicaciones similares, pero para M\u00e9xico lograr este prototipo implica estar a la par no solo de investigaci\u00f3n cient\u00edfica sino de desarrollos tecnol\u00f3gicos.<\/span><\/p>\n

\u201cAl d\u00eda de hoy, a nivel mundial hay pocas empresas o centros de investigaci\u00f3n con prototipos como este, entonces lo que ha logrado el grupo y el CIO es colocarnos a la par no solo para entender los procesos f\u00edsicos que puedan ocurrir con este tipo de materiales, sino a nivel tecnol\u00f3gico para desarrollar este tipo de tecnolog\u00edas\u201d, abunda.<\/span><\/p>\n

Producto de estos trabajos, el centro p\u00fablico de investigaci\u00f3n ya ha iniciado tr\u00e1mites de patentes, uno relacionado con los materiales que utilizan, y en el cual ya pasaron el primer filtro, y est\u00e1n a la respuesta del segundo correspondiente a la evaluaci\u00f3n.<\/span><\/p>\n

Adem\u00e1s ha establecido contacto con algunas empresas, particularmente una dedicada a las celdas solares basadas en silicio ubicada en Irapuato, Guanajuato, que est\u00e1 interesada en expandir sus desarrollos a celdas org\u00e1nicas.<\/span><\/p>\n

Enlace a la noticia: http:\/\/invdes.com.mx\/medio-ambiente-mobil\/10305-disenan-prototipos-de-paneles-solares-que-alimentan-smartphones-y-pequenos-motores<\/p>\n

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