El taller

Omnipresente en la historia del Hombre, fundamento de la vida natural y cultural como la conocemos, el Astro Rey está llamado a cumplir un papel de primer plano en la vida del hombre del siglo XXI. Si el problema del calentamiento global le da un tinte amenazador, el desarrollo de las energías renovables le devuelve el lugar que nuestros ancestros mexicas le atribuyeron 600 años antes de la aparición de la primera celda solar… y ningún diseñador del que se precie de serlo puede ignorar por qué.

Diego Zavala  *

Panorama solar

Hoy en día se encuentran en el mercado gran cantidad de productos que funcionan a base de energía solar, desde cargadores solares para teléfonos celulares, lámparas, arbotantes, baterías portátiles hasta automóviles y aviones. El nicho de los gadgets es un mundo de oportunidades gracias a los grandes avances en la Nanotecnología y en las Tecnologías de Información, que en conjunto a las energías alternativas están comenzando a transformar nuestro entorno.

Dentro de las diferentes formas de energía solar existentes, la tecnología de celdas fotovoltaicas es una industria que en los últimos diez años ha crecido de manera acelerada. La técnica consiste en convertir parte de la radiación de la luz solar en energía eléctrica y las ventajas que esta energía alternativa y renovable ofrece en tantos creadores de objetos han cobrado un giro muy interesante en el último lustro. Muestra de ello es el teléfono celular Blue Earth creado por la multinacional Samsung funcionando con esta tecnología que será lanzado al mercado a finales de este año. Esta opción energética será la punta de lanza en electrónicos hasta llegar a ser un elemento fundamental en cualquier gadget a comercializarse a partir de los próximos seis años.

El camino hacia el Sol

La ruta no ha sido fácil ni rápida para llegar a este punto. De hecho, la historia de la energía solar comenzó en 1839 con el físico francés Alexandre-Edmond Becquerel quien descubrió el efecto fotovoltaico mediante la aplicación de dos tipos de luces en dos electrodos, los cuales habían sido bañados con materiales sensibles a la luz y transportados en una caja negra rodeados de una solución ácida. La electricidad en los electrodos incrementaba cuando la intensidad de la luz emitida incrementaba. De esta manera, el físico comprobó y demostró que la luz podía generar energía. Más de 30 años después se descubrió la fotoconductividad del Selenio en Inglaterra por el ingeniero Willoughby Smith, el cual sería uno de los elementos fundamentales para la creación de las celdas solares actuales. Hacia 1905 Albert Einstein publicó un paper (el cual lo haría acreedor al premio Nobel 18 años más tarde) sobre el efecto fotoeléctrico, donde mencionaba que la luz consistía de paquetes o puntos de energía, lo que ahora llamamos fotones. Décadas más tarde en los años 50 los laboratorios Bell producían las primeras celdas solares para actividades aeroespaciales. Desde entonces y hasta el año pasado se han hecho avances importantes en el incremento de la eficiencia de estas celdas fotovoltaicas.

Actualmente se conocen 2 tipos o generaciones de celdas solares basadas en Silicón y estamos de frente a lo más reciente en el mercado de la segunda (y al parecer lo último) los CIGS (copper indium gallium selenide). Mejor conocido como celda solar flexible (thin solar film) éste material es uno de los más eficientes con un 99% en la absorción de luz y con un nada despreciable 19% en la conversión de energía. De hecho, es ésta la tecnología que está revolucionando la industria y que está provocando una mayor aceptación en el mercado debido a su bajo costo de producción y fácil manipulación.

Empresas japonesas llevan la delantera en la manufactura de los films, innovando en procesos cada vez menos costosos y más productivos. Un ejemplo de ello son Honda y Sharp al entrar al mercado de la manufactura –Honda desde 2006- con 70,000 mdd y 200 mdd respectivamente.

Estos films flexibles se pueden usar casi en cualquier lugar, a diferencia de las celdas solares de Silicio (los rectángulos oscuros de vidrio que vemos comúnmente los techos de las casas), desde un pequeño juguete hasta una granja solar con formas fluidas y no geométricas.

Poco a poco comenzaremos a ver estas delgadas películas solares en celulares, laptops o pequeños paquetes de celdas móviles capaces de cargar cualquier producto que lo requiera con luz solar.

Países como Alemania, España y Japón han tomado la batuta en la investigación, desarrollo y manufactura de las celdas solares, aunque la investigación en esta área es un tema de importancia mundial, tanto por los beneficios ambientales que trae consigo como por las ventajas estratégicas que significa en tiempos de crisis energética y frente a otras opciones menos sostenibles, como los biocombustibles.

Otra modalidad para el desarrollo de la energía solar es el gran avance que se dio entre Inglaterra y Suiza en esta década con el desarrollo de la pintura fotovoltaica, mucho más barata pero menos eficiente que las celdas de Silicón.

Esta opción se está aprovechando aun más en el campo de la Arquitectura, especialmente en aplicaciones urbanas de gran escala como los rascacielos y edificios sostenibles, ya que la misma naturaleza del material permite cubrir los edificios con pieles productoras de energía.

La perspectiva solar

La gran tendencia hacia una vida sostenible está creando oportunidades enormes en el diseño verde y el diseño sostenible, a la vez que grandes empresas como Nokia y Sony hacen esfuerzos remarcables por hacer cambios importantes en la producción de energía para sus productos y su fabricación. Grandes eventos y políticas internacionales están dando pie a una rápida proliferación de las energías alternativas en respuesta al cambio climático y por supuesto, a la famosa crisis económica.

Eventos alrededor del mundo apoyan esta tendencia en el diseño y promueven un consumo preferente de los llamados productos verdes. Este año el evento Greener Gadgets Conference en Nueva York presento los 50 mejores dispositivos verdes entre los cuales se pudieron observar estaciones solares como la “Sun Station” la cual es una alternativa en el mobiliario urbano ya que el usuario puede sentarse a usar o cargar sus gadgets personales como el celular, su laptop o cualquier otro dentro de los limites de corriente ofrecida por el mueble, provocando un ahorro directo a los bolsillos del gobierno y del usuario. Otro evento en esta misma ciudad fue el Toy Fair 2009 en el que también se presentaron juguetes como autos a control remoto que funcionan con energía solar, evitando y reduciendo la compra y el uso de baterías contaminantes.

A niveles de Estado, la Unión Europea estableció en el 2001que España tenía que producir el 30% de su energía con fuentes renovables. Increíblemente este año, la nación Ibérica produce ya el 29.4% siendo el ejemplo a seguir en toda Europa demostrando superávits de energía. Así como las naciones, los consumidores buscan productos amigables con el medio ambiente y pagan más por ellos, algunos por el simple hecho de sentirse bien al contribuir con su consumo, y es justamente aquí donde el diseñador industrial entra a escena, propone y asume el papel de catalizador social en su conceptualización de productos. Un ejemplo de esto es el concepto Blight y su producto “The Venetian Blind”, una persiana que se alimenta de luz solar al estar cerrada por las mañanas y que por la noche aprovecha esa energía para irradiarla en forma de luz. Este mismo concepto se puede aplicar a diferentes objetos de acuerdo a sus creadores.

Con la vista en el horizonte

La tercera generación de celdas apunta hacia dos caminos principalmente: los puntos cuánticos y las celdas orgánicas. Las celdas orgánicas (basadas en compuestos de carbono o polímeros) son un objetivo de la investigación internacional. En este momento las eficiencias no rebasan el 5%, sin embargo, presentan numerosas ventajas. La principal ventaja es que pueden ser producidas con muy bajos costos de manufactura, energía e impacto ambiental. Por otro lado, el hecho de que estén siendo creadas usando procesos en solución, permitirá abarcar áreas mucho más grandes y extensas de sustratos haciendo posible su implementación en films flexibles y telas. Entre las aplicaciones que se han pensado para esta tecnología emergente se encuentran empaques (todo lo que es envase, embalaje y demás), ropa, pantallas flexibles y laptops o celulares recargables. La otra tecnología emergente son los puntos cuánticos (Quantum Dot Solar Cells), la cual funciona mediante un sustrato que puede ser silicón (aunque todas las investigaciones actuales están centradas en reemplazar este material debido a su alto costo) laminado con una delgada capa de puntos cuánticos. La importancia de esta primicia científica es que normalmente por cada fotón que entra se obtiene un electrón, sin embargo, cuando un fotón excita a un punto cuántico (en realidad estas partículas son del orden del nanómetro) habrán varios electrones, normalmente de 2 a 3, pero se han llegado a observar hasta 7. Es decir, con la misma luz solar se puede llegar a obtener hasta siete veces más energía. Este año ha sido muy bueno para esta tecnología ya que apenas en febrero se alcanzo una eficiencia del 1.24% en los laboratorios de la Universidad Bar Ilan en Israel. Muchas esperanzas y recursos se están centrando en esta prometedora alternativa.

Incluso en materia de geopolítica la banalización de las celdas solares tiene una importancia de primer plano, pues un planeta regido por la energía solar implicaría un reequilibrio de fuerzas entre el Norte y el Sur, si consideramos que son aquellos países menos industrializados y ricos quienes son los más ricos en el recurso. Pensemos por ejemplo que la tasa de insolación de nuestro país nos pondría en un primer plano de productores de energía solar, sin mencionar la energía eólica e hidráulica…

En fin, es innegable que el constante incremento en la eficiencia de esta energía alternativa trae consigo nuevas posibilidades para la mente del diseñador, del arquitecto, del artista y de toda mente creativa sobre la faz del planeta, en realidad los limites son más económicos que creativos o tecnológicos por el momento y se espera que en un corto plazo el Sol no solo ilumine nuestros días, sino nuestras noches en su totalidad.

Diego Zavala (Chiapas,1984) es diseñador industrial por el Tecnológico de Monterrey, campus Monterrey y fundador de Fikus DI. Ganador del premio internacional IKEN 2008 en diseño de estaciones de trabajo, ha hecho investigación sobre tendencias del diseño industrial a nivel mundial para el OET del Tecnológico de Monterrey y sobre el comportamiento de fibras naturales para aplicaciones médicas. Ha participado en talleres internacionales de Alessi, Whirlpool, GM e ICSID. Interesado en investigación e innovación por y para el diseño, actualmente se enfoca en gadgets electrónicos, muebles, mobiliario urbano y agrotecnología.

Comentarios no permitidos para este artículo

Canal RSS 

Links

National Renewable Energy Laboratory

Science Daily

Renewable Energy World

NTNU