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Charla «Una célula fotovoltaica orgánica, flexible e imprimible» de TED@Merck KGaA, Darmstadt, Germany en español.
A diferencia de las células fotovoltaicas que estamos acostumbrados a ver, las células fotovoltaicas orgánicas están hechas de compuestos que se disuelven en tinta y se pueden imprimir o moldear usando técnicas sencillas. El resultado es una película liviana, flexible y semitransparente que transforma la energía del sol en electricidad. Hannah Bürckstümmer nos muestra cómo están hechas y cómo podrían cambiar nuestra forma de hacer funcionar el mundo.
- Autor/a de la charla: Hannah Bürckstümmer
- Fecha de grabación: 2017-12-28
- Fecha de publicación: 2018-04-17
- Duración de «Una célula fotovoltaica orgánica, flexible e imprimible»: 615 segundos
Traducción de «Una célula fotovoltaica orgánica, flexible e imprimible» en español.
Puede que hayan notado que tengo dos zapatos distintos.
Probablemente se vea raro, definitivamente se siente raro, pero quería decir algo importante.
Digamos que mi zapato izquierdo representa una huella sostenible, donde los humanos consumimos menos recursos naturales de los que puede generar nuestro planeta y emitimos menos dióxido de carbono del que pueden reabsorber nuestros bosques y océanos.
Es una condición estable y saludable.
La situación de hoy es más bien como mi otro zapato.
Es demasiado grande.
Al 2 de agosto de 2017, ya habíamos consumido todos los recursos que el planeta puede regenerar este año.
Es como gastarse todo el dinero en los primeros dieciocho días y luego necesitar un crédito para llegar a fin de mes.
Esto se puede hacer durante algunos meses, pero, si uno no cambia la actitud, tarde o temprano tendrá serios problemas.
Todos conocemos los efectos devastadores de esta explotación excesiva: calentamiento global, aumento en el nivel del mar, derretimiento de glaciares y hielos polares, patrones climáticos cada vez más extremos y otras cosas más.
Realmente me frustra la enormidad de este problema.
Y más aún me frustra el hecho de que hay soluciones para esto, pero seguimos haciendo siempre lo mismo.
Hoy quiero mostrarles cómo una nueva tecnología solar puede ayudar a conseguir el futuro sostenible de los edificios.
Los edificios consumen un 40 % de nuestra demanda total de energía, así que atacar este consumo reduciría significativamente nuestras emisiones.
Un edificio diseñado con principios sostenibles puede producir por sí mismo toda la energía que necesita.
Para conseguir esto, primero tenemos que reducir el consumo lo más posible, usando paredes o ventanas bien aisladas, por ejemplo.
Estas tecnologías se pueden comprar.
Luego necesitamos energía para agua caliente y calefacción.
Puede obtenerse de forma renovable ya sea del sol, con instalaciones de energía solar térmica, o del suelo y el aire con bombas de calor.
Todas estas tecnologías están disponibles.
Luego queda la necesidad de electricidad.
En principio hay varias formas de obtener electricidad renovable, pero
¿cuántos edificios conocen con un molino de viento en el techo o una central hidráulica en el jardín?
Probablemente no tantos, porque en general no tiene sentido.
Pero el sol proporciona abundante energía a nuestros techos y fachadas.
Hay un potencial enorme para captar energía en la superficie de los edificios.
Tomemos por ejemplo Europa.
Si utilizáramos todas las áreas con una buena orientación al sol y que no tienen mucha sombra, la energía generada con paneles solares correspondería al 30 % del total de la demanda de energía.
Pero los paneles solares actuales tienen algunos problemas.
Ofrecen una buena relación costo-rendimiento, pero no son muy flexibles en cuanto al diseño, por lo que la estética es un reto.
La gente se suele imaginar esto cuando piensa en edificios con paneles solares.
Esto puede funcionar en un parque solar, pero cuando pensamos en edificios, en calles, en arquitectura, la estética es importante.
Esta es la razón por la que hoy no vemos muchos edificios con paneles solares.
Es que no quedan bien.
Nuestro equipo está trabajando en una tecnología totalmente diferente: las células fotovoltaicas orgánicas, OPV por sus siglas en inglés.
«Orgánicas» quiere decir que el material usado para absorber la luz y para transportar la carga es principalmente a base de carbono y no de metales.
Usamos una mezcla de un polímero, formado por unidades que se repiten, como perlas en un collar, y una pequeña molécula con forma de pelota de fútbol que se llama fullereno.
Estos dos compuestos se mezclan y disuelven para convertirse en una tinta.
Y tal como la tinta, pueden imprimirse con técnicas sencillas como el recubrimiento por cabezal a ranura en un proceso continuo con rodillos sobre sustratos flexibles.
La delgada capa resultante es la capa activa, que absorbe la energía del sol.
Esta capa activa es altamente efectiva.
Se necesita un espesor de tan solo 0,2 micrones para absorber la energía del sol.
Es cien veces más delgada que un cabello humano.
Para darles otro ejemplo, supongamos que tomamos un kilo del polímero básico y lo usamos para fabricar la tinta activa.
Con esa cantidad de tinta se puede imprimir un panel solar del tamaño de una cancha de fútbol.
Así que las celdas OPV son extremadamente eficientes en uso de material, lo que me parece crucial en cuanto a sostenibilidad.
Luego del proceso de impresión, podemos tener un módulo solar con este aspecto.
Se parece un poco a una lámina de plástico y en realidad tiene muchas de sus características.
Es liviano, es flexible, y es semitransparente.
Pero puede recolectar la energía del sol en exteriores y también esta luz interior, como lo indica este pequeño LED encendido.
Se puede usar en este formato plástico y aprovechar su bajo peso y su flexibilidad.
Lo primero es importante para los edificios en zonas calurosas, Allí, los techos no están diseñados para soportar cargas adicionales, como la nieve en invierno, por ejemplo, así que no podemos usar paneles solares de silicio, pero estas láminas solares livianas son muy apropiadas.
La flexibilidad es importante si queremos combinar células solares con estructuras membranales.
Imagínense las velas de la Ópera de Sídney como centrales eléctricas.
Si no, se pueden combinar estas películas solares con materiales convencionales de construcción, como el vidrio.
De hecho, los vidrios de muchas fachadas ya tienen una película: el vidrio laminado de seguridad.
Agregar una película más en el proceso productivo es sencillo, y hace que ese vidrio contenga una célula fotovoltaica capaz producir electricidad.
Además de verse bien, estas células fotovoltaicas tienen otros dos beneficios importantes.
¿Se acuerdan del panel solar montado sobre el techo que les mostré antes?
En ese caso instalamos primero el techo, y luego la célula solar en otra capa.
Esto implica más costos de instalación.
Con las células solares integradas solo hay que instalar un elemento, que es a la vez el envoltorio del edificio y la célula fotovoltaica.
Además de ahorrar costos en instalación, también economiza recursos porque un elemento combina las dos funciones.
Antes les hablé de la estética.
Realmente me gusta este panel solar, tal vez Uds.
tengan otros gustos o necesidades diferentes…
Ningún problema.
Con el proceso de impresión, la célula fotovoltaica puede cambiar de forma y de diseño muy fácilmente.
Esto les da flexibilidad a los arquitectos, planificadores y dueños de edificios para incorporar como quieran esta tecnología que genera electricidad.
Quiero enfatizar que esto no está pasando solo en los laboratorios.
Faltan varios años para llegar a la adopción masiva, pero estamos a punto de empezar la comercialización, o sea que ya hay varias empresas con líneas de producción.
Están aumentando sus capacidades, y nosotros también, con las tintas.
(Cae el zapato) Esta huella más pequeña es mucho más cómoda.
(Risas)
Tiene el tamaño adecuado, la escala adecuada.
Tenemos que volver a la escala adecuada cuando se trata de consumo de energía.
Y hacer edificios neutros de carbono es una parte importante.
En Europa, tenemos el objetivo de descarbonizar los edificios antes de 2050.
Espero que las células fotovoltaicas orgánicas jueguen un gran papel.
Aquí hay un par de ejemplos.
Esta es la primera instalación comercial de células solares orgánicas impresas.
«Comercial» significa que las células fueron impresas con equipos industriales.
Los llamados «árboles solares» formaron parte del pabellón alemán en la Exposición Universal de Milán en 2015.
Proporcionaron sombra durante el día y electricidad para las luces durante la noche.
Puede que se pregunten por qué las células solares son hexagonales.
La respuesta es simple: los arquitectos querían una sombra con un diseño particular en el suelo y lo pidieron, entonces se imprimió así, como lo querían.
Lejos de ser un producto real, esta instalación libre captó la atención de los arquitectos que la visitaron mucho más de lo que esperábamos.
Esta otra aplicación se acerca más a los proyectos y las aplicaciones a las que apuntamos.
En un edificio de oficinas en San Pablo, Brasil, paneles de OPV semitransparentes incorporados en la fachada de vidrio satisfacen distintas necesidades.
Primero, le dan sombra a la sala de reuniones que está detrás.
Segundo, el logo de la empresa se expone de forma innovadora.
Y por supuesto, produce electricidad reduciendo la huella de energía del edificio.
Esto apunta a un futuro donde los edificios ya no son consumidores de energía, sino proveedores de energía.
Quiero ver células solares incorporadas en el exterior de los edificios para que sean eficientes y también atractivos.
En los techos, los paneles de silicio muchas veces van a seguir sirviendo.
Pero para aprovechar el potencial de todas las fachadas y otras áreas, como las áreas semitransparentes, las superficies curvas y las sombras, creo que las células solares orgánicas pueden contribuir significativamente, y se pueden hacer de la forma que quieran los arquitectos y planificadores Gracias.
(Aplausos)
https://www.ted.com/talks/hannah_burckstummer_a_printable_flexible_organic_solar_cell/