En dos años las baterías que se cargan en dos minutos serán una realidad


Luego de tres años de estudios, cuatro científicos de la Universidad Tecnológica de Nanyang (NTU) de Singapur han desarrollado baterías ultra rápidas que se pueden cargar hasta el 70 por ciento en sólo dos minutos. Estas baterías de nueva generación, también tienen una vida útil de más de 20 años, lo que representa 10 veces mas en comparación con las baterías de ion-litio existentes.

Este avance tiene un impacto de gran alcance en todas las industrias, en especial para los vehículos eléctricos, donde los consumidores se desaniman por los tiempos de recarga y su autonomía. Con esta nueva tecnología, los conductores de vehículos eléctricos podrían ahorrar decenas de miles de dólares en costos de reemplazo de baterías y por otra parte podrían recargar sus coches en cuestión de minutos.
Comúnmente utilizadas en los teléfonos móviles, tablets, y en los vehículos eléctricos, las baterías de ion-litio recargables por lo general duran alrededor de 500 ciclos de recarga. Esto es equivalente a dos o tres años de uso típico. Con cada ciclo toma alrededor de dos horas para que la batería se cargue nuevamente.
En la nueva batería desarrollada por los científicos de la NTU, el grafito tradicional que es utilizado para el ánodo (polo negativo) en las baterías de ion-litio se sustituye con un nuevo material de gel hecho de dióxido de titanio.
El dióxido de titanio es un material abundante, barato y se encuentra en la naturaleza. El equipo de la NTU ha encontrado una manera de transformar el dióxido de titanio en diminutos nanotubos, mil veces más delgados que el diámetro de un cabello humano. Esta propiedad es la que acelera las reacciones químicas que tienen lugar en la nueva batería, permitiendo la carga super rápida.
Inventado por el Profesor Asociado Chen Xiaodong de la Escuela de Ciencia de los Materiales e Ingeniería de la NTU, la ciencia detrás de la formación del nuevo gel de dióxido de titanio fue publicado en el último número de Advanced Materials, una revista científica internacional en ciencias de los materiales.
El profesor Chen y su equipo solicitarán un crédito para pasar a fabricar este prototipo de baterías a gran escala. Pero la noticia corrió rápidamente como un reguero de pólvora y la industria ya está detrás de este espectacular descubrimiento.
Por su parte, el profesor Chen espera que la nueva generación de baterías de carga rápida llegue al mercado en los próximos dos años. El gran interés radica en que éste invento representaría una solución clave en la superación de los problemas de energía relacionados con la movilidad eléctrica.
“Los coches eléctricos podrán aumentar su rango de acción de manera espectacular. Con tan sólo cinco minutos de carga tendrían las baterías llenas. Hoy en día es el tiempo que utilizan en las estaciones de servicio para cargar un tanque de combustible”, añadió el profesor Chen.
“Tanto o más importante que este detalle de tiempos, es que ahora podemos reducir drásticamente los residuos tóxicos generados por las baterías. Nuestras baterías duran diez veces más que las actuales baterías de ion-litio.”
La vida de 10 mil ciclos de la nueva batería también significa que los conductores de los vehículos eléctricos podrían ahorrar en el costo de los reemplazos de la batería, lo que podría costar más de 5 mil dólares cada uno.

Fácil de fabricar
Las baterías de litio suelen utilizar diversos aditivos para unir los electrodos al ánodo. Esto, a la larga, afecta en la velocidad en la que los electrones y los iones pueden moverse dentro de las baterías. Sin embargo, los nuevos electrodos basados ​​en nanotubos de dióxido de titanio reticulado del profesor Chen, elimina la necesidad de estos aditivos y pueden empaquetar más energía en la misma cantidad de espacio.
La fabricación de este nuevo gel de nanotubos es muy fácil. El dióxido de titanio y el hidróxido de sodio se mezclan y se agitan bajo una cierta temperatura. De esta forma, será más fácil integrar el nuevo gel en sus procesos de producción actuales. 
“Si bien el costo de las baterías de ion-litio se ha reducido significativamente y su rendimiento ha mejorado desde que Sony las comercializó en 1991, el mercado se está expandiendo rápidamente hacia nuevas aplicaciones en movilidad eléctrica y el almacenamiento de energía “, dijo el profesor Yazami, que no está involucrado en el proyecto de investigación del profesor Chen.
El año pasado, el profesor Yazami fue galardonado con el prestigioso Premio Draper de la Academia Nacional de Ingeniería por su trabajo pionero en el desarrollo de la batería de ion-litio con otros tres científicos.
“Sin embargo, todavía hay margen de mejora y una de esas áreas clave es la densidad de potencia – la cantidad de energía se puede almacenar en una cierta cantidad de espacio – que se relaciona directamente con la capacidad de carga rápida. Lo ideal sería que el tiempo de carga para las baterías de los vehículos eléctricos fuera inferior a 15 minutos, pero parece que el profesor Chen lo ha logrado”.

 
Fuente: www.solarthermalmagazine.com
 
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Bajar los costos, el gran objetivo en la fabricación de celdas solares

Una tecnología de celdas fotovoltaicas que intenta desbancar desde hace décadas a las de silicio, preponderantes en el mercado de la energía solar, ha recibido un empujón hacia el éxito con el anuncio de que se puede reemplazar uno de sus costosos componentes, por otro utilizado, entre otras cosas, en la fabricación de tofu, el alimento de origen asiático, y en sales para el baño. 

Las celdas de teluro de cadmio son mucho más finas y tienen un costo por vatio más bajo que las de silicio pero necesitan la adición de otro compuesto, habitualmente el cloruro de cadmio, una sal soluble en agua, para aumentar su eficiencia hasta hacerlas rentables, explicaron, en la cumbre de científicos europeos ESOF, investigadores de la Universidad de Liverpool Gran Bretaña.

Jonathan Major, que ha dirigido el trabajo, señaló que, tras los experimentos que han hecho, apuestan por cambiar el cloruro de cadmio por un compuesto mucho más barato: el cloruro de magnesio, que se extrae del agua marina y que se aplica fácilmente. Los resultados de la investigación se publican en la revista Nature e indican que la eficiencia de conversión de energía solar en electricidad ronda el 13% si se utiliza cualquiera de los dos compuestos. Sin embargo, todavía queda por probar la estabilidad de estas nuevas celdas para poder continuar hacia su producción comercial.

“Si queremos que la energía solar fotovoltaica compita con la procedente de combustibles fósiles debe bajar su costo por vatio generado y este es un paso más hacia ese objetivo”, aseguró Major.
Los experimentos han mostrado que, curiosamente, el magnesio ya estaba presente en las celdas fabricadas con el compuesto tradicional. Procedía del sustrato de vidrio y no afectaba a su funcionamiento. Sin embargo, otros cloruros que se han probado sí afectan a su comportamiento, al introducir impurezas activas eléctricamente. 

Fuente: www.elpais.com
 

Por el momento las celdas solares transparentes muy lejos de ser una opción

La fluctuación científica es muy variable en cuanto a nuevos materiales se refiere. Pues bien, en la energía solar fotovoltaica pareciera que nunca cesan las noticias al respecto. Esta vez, es para comentar los avances que se están sucediendo en lo que respecta a las celdas solares transparentes que según parece, representan más un relato de ciencia ficción, que una realidad cercana.


Se pueden aplicar en las ventanas de los edificios y de los vehículos. Últimamente se filtró la noticia que la empresa norteamericana Apple patentó un diseño en el que la pantalla del teléfono móvil proporcionaría carga eléctrica a la batería.
Varias instituciones y compañías trabajan incansablemente en el desarrollo de paneles solares transparentes capaces de producir electricidad a partir de la energía solar, pero sin bloquear el paso de la luz visible.
Las ventajas de disponer de paneles solares transparentes son evidentes: por ejemplo, permiten que todo el vidrio en la fachada de un edificio o las ventanillas de un vehículo se conviertan en una fuente de electricidad limpia.
También su aplicación en teléfonos y dispositivos móviles contribuye al suministro de energía necesario para que las baterías de estos se mantengan cargadas.
Según afirma la compañía francesa SunPartner, colocando una de estas láminas transparente entre las capas de vidrio que forman la pantalla de un teléfono móvil, proporcionaría un 50 por ciento más de carga de batería siendo un añadido invisible para el usuario.
De momento, sin embargo, la eficiencia de este tipo de paneles solares es muy limitado y su costo es alto, aunque en este sentido se producen mejoras constantes. Básicamente un dispositivo móvil provisto de este tipo de panel estaría en carga permanentemente, siempre y cuando esté expuesto a la luz, por ejemplo durante su uso o cuando se deja sobre la mesa.
El planteamiento que desarrollan investigadores de la Universidad de Michigan es similar al anterior pero aplicado a una escala mucho mayor, que ambiciona convertir las fachadas de los edificios -y las ventanas de las viviendas- en fuentes de electricidad generada a partir de la energía recibida del sol.
El aspecto y las propiedades de estas ventanas son iguales a las convencionales que se utilizan actualmente en los recubrimientos de los edificios y a las de los cristales instalados en los vehículos. En ambos ejemplos los cristales disponen de un tratamiento que reduce la cantidad de rayos que lo atraviesan para reducir la temperatura del interior.
En el caso de estos vidrios su tratamiento no bloquea la luz visible, haciendo que resulten transparente a simple vista. Pero en realidad funcionan como un concentrador que capta parte de la energía recibida, las correspondientes a las frecuencias más próximas al espectro infrarrojo, y la redirije hacia lo laterales de la ventana.
Unas tiras de células fotovoltaicas situadas en los laterales, ocultas en el marco de la ventana, son las que producen las electricidad.
Por ahora este tipo de desarrollos tienen dos grandes desafíos: la eficiencia asociada, la capacidad de producir electricidad en proporción a la cantidad de energía solar recibida, y el costo.
Y aquí viene lo malo de todo este tema: es que la eficiencia de estos paneles transparentes es actualmente del 1 por ciento. En un panel solar convencional la eficiencia ronda el 20 por ciento. Por eso los esfuerzos se encuentran muy lejos de obtener resultados prometedores. Dicho de otro modo, por el costo de una celda de este tipo, no se justifica la inversión si sólo se puede obtener un porcentaje tan bajo de rendimiento.
Sin embargo los investigadores confían de que es posible alcanzar una eficiencia del 5 por ciento optimizando el desarrollo final. También aseguran que el costo final se reducirá cuando los paneles transparentes se empiecen a producir de forma masiva. Aunque igual, siguen siendo cifras despreciables.

 
Fuente: www.rtve.es
 

Buscan crear paneles solares a partir de una impresión en papel común

Desde hace unos años los investigadores no cesan sus esfuerzos en conseguir nuevos métodos para absorber la energía del sol y utilizarla para cubrir todos nuestros niveles de confort posibles. Ahora un equipo del MIT ha conseguido imprimir celdas solares sobre ropa y papel en condiciones normales y con un coste muy reducido.


“Casi tan barato y fácil como imprimir una foto en tu impresora” explican desde el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT). Y es que según han demostrado Karen Gleason, Vladimir Bulovic y el resto del equipo del centro de investigación, se pueden crear celdas solares sobre cualquier superficie gracias a una serie de tintas especiales que, además, son altamente resistentes.
En realidad no es tan sencillo el proceso. Para conseguir una celda fotovoltaica se necesitan depositar cinco capas distintas en pasos sucesivos y dentro de una cámara de vapor. Para lograrlo no se utiliza líquido, sino vapor, eso sí, siempre a temperaturas por debajo de los 120 ºC. Estas condiciones de impresión “amables”, explican desde el MIT, hacen que sea posible su uso normal sobre papel, ropa oplástico.
Además, los investigadores han realizado pruebas de resistencia y han comprobado la fortaleza del sistema. Tras imprimir las celdas solares sobre un trozo de polietileno de tereftalato (PET) y doblarlo 1.000 veces, comprobaron que no disminuían las prestaciones del invento. Según los investigadores el “papel solar” produce menos de 50 V, lo que suministraría de energía a dispositivos de escasa potencia.
Igualmente, pudieron comprobar que también funcionaba si tenía un texto impreso sobre el material. Ante la posibilidad de que la zona impresa pudiera encontrarte a la intemperie los investigadores también han demostrado que el papel puede estar revestido con laminaciones estándar para protegerlos sin perder efectividad.
Como explica Bulovic, uno de los investigadores principales, “hemos demostrado de manera bastante exhaustiva la robustez de esta tecnología. Podremos fabricar celdas solares con elevadas prestaciones en vatios por kilogramo. Con celdas solares de este tipo se abre un gran abanico de aplicaciones tecnológicas“. Gracias al trabajo constante de investigadores de todo el mundo cada vez estamos más cerca de ver impresos paneles solares en tejidos, papeles y plásticos.

Fuente: www.ingenieriaverde.org
 

Crean una pila que con sólo dos minutos de carga puede durar 20 años

Científicos de la Universidad Tecnológica de Nanyang, en Singapur, plantean la opción de aplicar nanotubos de dióxido de titanio como ánodo en la batería

¿No hay enchufes cercanos o no tiene el cable necesario para conectar su dispositivo a alguna forma de carga energética? Existen muchos casos donde nos quedamos sin batería en el celular o en los notebooks debido a la poca duración de esta y el alto consumo que hacemos de ciertos aparatos. 
 
Pensando estos problemas cotidianos, científicos de la Universidad Tecnológica de Nanyang, en Singapur, desarrollaron una tecnología que promete revolucionar el mercado energético. Mediante la aplicación de nanotubos de dióxido de titanio como ánodo, la batería podría tener un vida útil de hasta 20 años con tan sólo ser cargada durante dos minutos. Los expertos a cargo de la investigación esperan financiamiento de empresas para desarrollar el proyecto a gran escala y así poner en práctica su viabilidad. 
 
Ante esta hipotética situación, los propios creadores aseveran que en sólo uno o dos años se podrían ver estos dispositivos en el mercado. A parte de su larga duración, estos elementos tendrían un bajo costo, considerando sus componentes. Rachid Yazami, uno de los propulsores de la idea, es enfático al mencionar que este avance es “el siguiente gran paso” para lo que a baterías del futuro respecta.
 
Científicos relacionados a las energías renovables ya han tomado nota al respecto y ya comenzaron los estudios para que la tecnología se aplique al almacenamiento utilizado por las energías alternativas.
 
Fuente: www.eldia.com.ar

Los investigadores del MIT encuentran una manera de hacer celdas solares con césped


¿Qué pasa si la generación de energía solar en el hogar requiere un poco más que la mezcla de algunos recortes de césped con productos químicos de bajo costo? Eso es exactamente lo que el investigador del MIT, Andreas Mershin está investigando. El científico dice que la creación de una celda solar puede ser tan fácil como mezclar cualquier material orgánico verde (hierba cortada, residuos agrícolas) con una bolsa de productos químicos personalizados y “pintar” con la mezcla un tejado o superficie disponible. 
Una vez que se mejore la eficiencia del sistema de Mershin, este tipo de tecnología solar podría hacer que la energía solar esté disponible en lugares rurales y países en desarrollo, donde las personas no tienen acceso a una energía asequible.
Todavía hay que esperar, ya que como forman parte de una serie de investigaciones, los resultados obtenidos son solamente de laboratorio. Habrá que ver si se puede llegar con los mismos rendimientos a procesos productivos masivos. La intención, vale. 

 
Fuente: www.eejournal.com

Nuevos materiales fotovoltaicos: la perovskita reemplazará al silicio ?

 

Un grupo de investigadores descubrió allá por el 2009 propiedades fotovoltaicas en un material que es conocido desde hace muchos años y que podría reducir significativamente el costo de la energía solar. Se trataría de un nuevo tipo de celda solar, que se fabrica con un material considerablemente más barato de obtener y usar que el silicio.
 
Aunque el potencial de la perovskita está empezando a ser entendido, ha llamado la atención de los investigadores solares más importantes del mundo, y varias empresas ya están trabajando para empezar a comercializarlo.
Los investigadores dedicados a desarrollar la tecnología aseguran que podría conducir a paneles solares que cuesten solo de 10 a 20 centavos de dólar por watt. Hoy día, los paneles solares normalmente cuestan unos 75 centavos de dólar por watt, y el Departamento de Energía de Estados Unidos afirma que 50 centavos de dólar por watt de diferencia permitirá a la energía solar competir mano a mano con los combustibles fósiles.
En el pasado, los investigadores solares han estado divididos en dos bandos en su búsqueda por hacer que la energía solar sea más barata. Algunos han tratado de obtener celdas solares que se puedan fabricar a precios muy bajos, pero que tienen la desventaja de ser relativamente ineficientes. Últimamente, un mayor número de investigadores se han centrado en el desarrollo de celdas de muy alta eficiencia, a pesar de que requieran técnicas de fabricación más caras.
El nuevo material podría hacer posible obtener lo mejor de ambos mundos: celdas solares muy eficientes, pero también baratas de fabricar.
Uno de los investigadores solares más importantes del mundo, Martin Green, de la Universidad de Nueva Gales del Sur, Australia, señala que la rapidez del progreso ha sido sorprendente. Las celdas solares que utilizan el material “se pueden fabricar con tecnología muy simple y potencialmente muy barata, y la eficiencia está aumentando de manera muy significativa”, afirma.

La perovskita se conoce desde hace más de un siglo, pero nadie había pensado en probarla en celdas solares hasta hace relativamente poco. El material particular que los investigadores están usando es muy bueno a la hora de absorber la luz. Mientras que los paneles solares de silicio convencionales utilizan materiales con alrededor de 180 micrómetros de espesor, las nuevas celdas solares utilizan menos de un micrómetro de material para capturar la misma cantidad de luz solar. El pigmento es un semiconductor que además también es bueno para el transporte de la carga eléctrica que se crea cuando es alcanzado por la luz.

Con la perovskita se podrían fabricar celdas solares mucho más eficientes, y mucho mas económicas de fabricar.

 

“El material es muy barato”, afirma Michael Grätzel, famoso en la industria solar por haber inventado un tipo de celda solar que lleva su nombre. Su grupo ha producido las celdas solares de perovskita más eficientes hasta ahora, y convierten el 15 por ciento de la energía de la luz solar en electricidad, mucho más que otras celdas de producción barata. Basado en su rendimiento hasta el momento, y en sus propiedades conocidas de conversión de luz, los investigadores afirman que su eficacia podría fácilmente subir hasta el 20 o el 25 por ciento, una cifra igual de buena que las cifras récord (por lo general logradas en laboratorios) de los tipos más comunes de celdas solares hoy día. La eficiencia de las celdas solares producidas en masa puede ser más baja. Pero tiene sentido comparar la eficiencia de laboratorio de las celdas de perovskita con los registros de laboratorio de otros materiales. Grätzel asegura que el uso de perovskita en celdas solares probablemente resultará en un material “indulgente” que conserve una alta eficiencia en la producción en masa, ya que los procesos de fabricación son simples.
Las celdas solares de perovskita se pueden fabricar mediante la difusión del pigmento en una hoja de vidrio u hoja de metal, junto con algunas otras capas de material que faciliten el movimiento de electrones a través de la celda. No son exactamente las celdas solares en spray que algunas personas habían previsto, un ideal propio de la ciencia ficción por el que de forma instantánea se puede hacer que cualquier superficie sea capaz de generar electricidad, pero el proceso es tan fácil que se está acercando a ello. “Es muy poco probable que alguien llegue a ser capaz de simplemente comprar un tubo de ‘pintura solar’, pero todas las capas de la celda solar pueden ser fabricadas con la misma facilidad con la que se pinta una superficie”, señala Henry Snaith, físico de la Universidad de Oxford que, en colaboración con investigadores de Asia, ha publicado algunas de las mejores eficiencias para el nuevo tipo de celda solar.
Cuando se probaron por primera vez las perovskitas en celdas solares en 2009 los niveles de eficiencia fueron bajos, y solo convertían aproximadamente el 3,5 por ciento de la energía de la luz solar en electricidad. Las celdas tampoco duraban mucho, ya que un electrolito líquido disolvía la perovskita. Los investigadores apenas tuvieron tiempo suficiente para ponerlas a prueba antes de que dejaran de funcionar. Sin embargo el año pasado un par de innovaciones técnicas (formas de sustituir un electrolito líquido con materiales sólidos) resolvieron esos problemas e hicieron que los investigadores iniciaran una carrera por producir celdas solares cada vez más eficientes.
“Entre 2009 y 2012 solo existía un artículo publicado. Luego, a finales del verano de 2012 es cuando empezó todo”, señala Snaith. Las eficiencias se duplicaron rápidamente y después volvieron a duplicarse. Y se espera que la eficiencia siga creciendo a medida que los investigadores apliquen técnicas que han demostrado mejorar la eficiencia de otras celdas solares.
Snaith está trabajando para comercializar la tecnología a través de una empresa llamada Oxford Photovoltaics, que ya ha recaudado 4,4 millones de dólares. Grätzel, cuya tecnología original de celda solar se utiliza actualmente en productos de consumo tales como mochilas y cubiertas para el iPad, está otorgando licencias de uso de la nueva tecnología a empresas que tienen el objetivo de competir con los paneles solares de silicio convencionales para la producción de energía solar a gran escala.
Al igual que cualquier otro nuevo competidor en el altamente competitivo mercado de los paneles solares, las perovskitas tendrán dificultades para competir con las celdas solares de silicio. Los costos de las celdas solares de silicio están bajando, y algunos analistas creen que con el tiempo podrían caer hasta 25 centavos de dólar por watt, lo que eliminaría la mayor parte de la ventaja de costos de las perovskitas y disminuiría el incentivo para invertir en la nueva tecnología. Se espera que el proceso de fabricación de celdas solares de perovskita sea fácil, y puede ser tan simple como la difusión de un líquido sobre una superficie o la deposición de vapor (que es otro proceso de fabricación a gran escala). Sin embargo, históricamente, ampliar la escala de las nuevas tecnologías de celdas solares ha llevado más de una década, y las celdas solares de silicio podrían haber avanzado demasiado de aquí a una década como para alcanzarlas.
Green señala que una oportunidad podría residir en el uso de perovskitas para aumentar las celdas solares de silicio, en lugar de reemplazarlas. Podría ser posible pintar celdas solares de silicio convencionales con perovskitas para mejorar su eficiencia, y así reducir el coste general por vatio de las celdas solares. Esto podría ser una forma más fácil de entrar en el mercado solar que tratar de introducir un nuevo tipo de celda.
El hecho de que el material incluya una pequeña cantidad de plomo tóxico podría ser una dificultad añadida. Habrá que hacer pruebas para mostrar el grado de toxicidad como parte del material de la perovskita. También se pueden crear iniciativas para asegurar que las celdas solares son recogidas y recicladas, y evitar que los materiales lleguen al medio ambiente. Este es el enfoque adoptado hoy día con las baterías de arranque de plomo-ácido usadas ​​en los automóviles. También podría ser posible sustituir el plomo en las celdas por estaño o algún otro elemento.

Fuente: www.technologyreview.es

 

Todo lo que hay que saber sobre los pavimentos energéticos

Hace unos años su mujer Julie salió deprimida del cine tras ver el documental “Una verdad inconveniente” realizado por el ex-vicepresidente de los EE.UU, Al Gore. En ese momento, Scott Brusaw, un ingeniero electrónico estadounidense preocupado por el medioambiente, decidió que podía aplicar sus conocimientos para combatir el calentamiento global.
Con alma de inventor Scott fundó la empresa Solar Roadways que fabrica pavimentos energéticos con paneles solares exagonales sobre los cuales se puede circular.Gracias al apoyo de algunos famosos y a las redes sociales, pudo convertir su idea en un fenómeno viral, haciendo que su sueño de reformar las autopistas para que generen energía se haga realidad. Por lo menos, cada vez está un poco más cerca de lograrlo.
 
Scott, ya tiene prototipos instalados a pequeña escala y defiende a capa y espada la utilidad de sus paneles, que pueden soportar el trajín no solamente de vehículos pequeños, sino también de los grandes. Además las inclemencias del tiempo, no representan un impedimento para generar electricidad. Según él, su idea tiene algo que contenta a todo el mundo: “A los ecologistas les encanta, y a los que niegan el cambio climático también, porque genera puestos de trabajo”.
La idea, que puede parecer un poco quijotesca pero silenciosamente ha conseguido enamorar tanto al gobierno de los Estados Unidos, que lo financió con 850 mil dólares en subvenciones, como a los contribuyentes, que han aportado al proyecto más de 2 millones de dólares a través de donaciones vía online.

Pero es interesante adentrarse un poco más en el proyecto para entender de qué estamos hablando. 

Hablamos de paneles hexagonales de vidrio templado donde cada uno contiene su propio microprocesador, que se comunica inalámbricamente con los paneles circundantes. Si uno de ellos se daña, automáticamente deja de emitir su señal a los demás. A continuación, el resto de los paneles se encargan de reportar la anomalía. Por ejemplo, con un mensaje que podría decir lo siguiente: “I-95 del kilómetro 114.3 carril hacia el norte, en el tercer bloque, el panel número A013C419 no responde”.

Se trata de un sistema modular, como si fueran baldosas. Eso hace que la reparación es mucho más rápida y más fácil que el sistema actual de mantenimiento de carreteras. Solamente en los EE.UU., más de 160 mil millones de dólares anuales se pierden en carácter de productividad de las personas que son atrapadas por el tráfico debido al mantenimiento de las carreteras. Cada panel pesa 50 kilogramos. Eso significa que el panel puede ser intercambiado y reprogramado en pocos minutos y el panel dañado es devuelto a un centro de reparación. 

Si bien los paneles están fabricados de vidrio templado, pareciera que podría ser un material frágil, es mucho más resistente de lo que uno cree. De hecho el vidrio templado se rompe de manera diferente que el vidrio común. La dureza de los materiales se miden por una escala que van de los materiales mas suaves con un valor de 0 a los más duros como el diamante con un valor de 10. El asfalto tiene una dureza de 1.3 unidades en esta escala. El cobre, tiene una dureza de 3, el hierro y níquel tienen una dureza de 4, de acero cae entre 4 y 4,5. Finalmente, el vidrio templado tiene una dureza que varía entre 5,5 a 6,0 (en realidad puede superar el 7). Hay que recordar que el vidrio templado, se convierte en 4-5 veces más fuerte que el vidrio no templado. Por ejemplo el vidrio blindado está hecho con vidrio templado laminado.
Otra de las ventajas que hay en este proyecto es que la superficie de la carretera se calienta por el mismo proceso físico de generar energía. Eso significa que desaparecerían los ciclos de congelación de caminos. Hasta las acumulaciones de nieve se acabarían en los casos que la nieve no sea demasiado abundante.

Estos paneles disponen además de una estructura interna de leds de alta potencia, que pueden verse durante el día aún con la luz del sol incidiendo sobre ellos. Por la noche, disminuyen su intensidad para que no afecten a los conductores y además se pueden desactivar si no hay vehículos sobre la calzada. Inicialmente el proyecto busca que los leds se activen alrededor de 800 metros por delante de un vehículo circulando sobre la autovía.
Otra opción muy interesante es que estos paneles se podrían usar para aplicaciones de seguridad, ya que son sensibles a la presión. De hecho se puede disparar una señal eléctrica cuando una persona se para sobre uno de ellos. Por ejemplo, podría disparar una alerta visual a los peatones para que no crucen la calzada. 

Scott asegura que sus paneles exagonales se pueden utilizar tranquilamente no solamente en calles y carreteras. Pueden aplicarse en aceras, senderos para bicicletas, estacionamientos. También asegura que las marcas de derrape de neumáticos no se adhieren a esta superficie, como sí lo hacen en el asfalto poroso y además pueden soportar una carga máxima en movimiento de 114 toneladas, datos más que sorprendentes para tratarse de una superficie de vidrio templado. 

Como siempre, los avances tecnológicos en el área de la energía solar lejos están de detenerse. Permantenemente investigadores como Scott aportan a la tecnología, nuevos visos que hacen que sea cada vez más util para el usuario común.

 
Video presentación: Proyecto 
Prueba mecánica: Prueba de un tractor

La revolución en la energía solar fotovoltaica: Llega el Grafeno

Pablo Jarillo-Herrero es un físico español que recibió en Washington el galardón presidencial para jóvenes científicos por su investigación de las propiedades electrónicas y ópticas de nuevos materiales como el grafeno. Este premio, además de llevar a sus arcas un millón de dólares, fue un grato reconocimiento a su labor en el campo de la ciencia y la ingeniería.

Actualmente Pablo Jarillo–Herrero cuenta con un equipo de 20 investigadores más que trabajan desde el 2008 en el Departamento de Física del MIT (Massachusetts Institute of Technology) estudiando nuevos  materiales. Jarillo-Herrero comenta que “el grafeno tiene un mecanismo de captación de energía que no ocurre en otros materiales, lo que podría permitir que se utilice en sistemas de recolección de energía más eficientes”. Además, también comentó que “podría ayudar a que la electrónica sea más rápida y eficiente y así, evitar o moderar el calentamiento que sufren ahora las computadoras”.

Lo más esperanzador de este descubrimiento es que también se pueden aplicar a los paneles solares, donde permanentemente se estan estudiando sus posibles aplicaciones: “ya hay empresas que lo emplean en celdas solares como un material conductor transparente, como fotodectector y en nanocompuestos mecánicos porque es el material más fuerte que existe”, explicaba Pablo Jarillo–Herrero.

En 2010, los científicos Andre Geim y Konstantin Novoselov recibieron el Premio Nobel de Física gracias a sus revolucionarios descubrimientos sobre el Grafeno. Es que este material tiene numerosas propiedades por lo que se estima que revolucionará la tecnología, aunque todavía está por llegar a su aplicación masiva. Hasta ahora, esta alotropía del carbono se ha usado como complemento del silicio, pero se cree que cerca del 2024 podría llegar incluso a sustituirlo no solo en la microelectrónica, sino  también en el sector de la fabricación de dispositivos fotodetectores y colectores de energía como afirma una investigación del MIT donde se ha logrado que el grafeno transforme energía lumínica en energía eléctrica.

En el MIT se propusieron someter una lámina de Grafeno a la luz de un láser. Descubrieron que en el material aparecieron dos regiones con diferentes propiedades eléctricas. Para su sorpresa, esto también provocó una diferencia de temperatura entre ambas zonas de material que hizo que se generase una corriente eléctrica. De ahí se observó que el Grafeno, al ser iluminado por un láser, los electrones de su estructura que eran calentados por la luz circulaban en la corriente generada, pero el núcleo de carbono de la estructura del material permanecía frío e inalterado.

Por otra parte, estos resultados ya se había podido observar pero en unos escenarios totalmente distintos, por ejemplo: ante temperaturas extremadamente bajas o cuando se bombardean intensamente con un láser de alta potencia. Sin embargo, en este caso el fenómeno apareció a temperatura ambiente y con una luz que no era más intensa que la luz del sol.

De esta forma el grafeno luego de ser expuesto a una fuente lumínica empezó a producir corriente eléctrica de manera inusual los investigadores asumieron que se debía a un efecto fotovoltaico y en su momento lo despreciaron. Pero analizando detenidamente este descubrimiento podría llevar a muchas mejoras en los dispositivos fotodetectores y lo que es más importante, podría traer una nueva generación de placas solares.

Aunque este fenómeno es muy nuevo y todavía es difícil predecir su aplicación, se piensa que el grafeno será la solución a un gran abanico de problemas actuales. Sobre todo, en el campo de energía solar. Este material podría tener aplicaciones como fotodetector, puesto que podría reaccionar ante un intervalo de energía bastante amplio, desde la luz visible hasta los infrarrojos. También podría funcionar como recolector de energía solar, ya que es capaz de responder a un intervalo amplio de longitudes de onda en contraposición a los materiales habituales que únicamente responden a longitudes de onda concretas.

Habrá que ser pacientes y esperar, ya que los avances en este tema son continuos y no se detienen. Seguiremos a la espera de más novedades al respecto.