En un avance que podría mejorar drásticamente la productividad de los paneles solares en climas fríos, un equipo dirigido por la Universidad de Michigan demostró un recubrimiento transparente y económico que redujo la acumulación de nieve y hielo en los paneles solares, permitiéndoles generar hasta un 85 % más de energía en las primeras pruebas.El revestimiento está hecho principalmente de plástico de PVC o PDMS y aceites de base vegetal o de silicona.Se puede rociar o cepillar en climas fríos y, en su versión actual, puede seguir arrojando nieve y hielo hasta por un año.“La energía renovable realmente está despegando en este momento, pero la nieve es un gran problema en los climas del norte”, dijo Anish Tuteja, profesor de ciencia e ingeniería de materiales de la UM, quien dirigió el estudio en colaboración con los Laboratorios Nacionales Sandia y la Universidad de Alaska.“Los paneles solares pueden perder entre el 80 y el 90 % de su capacidad de generación en invierno.Por lo tanto, encontrar una forma de que siguieran generando energía durante todo el año fue un desafío emocionante”, dijo.Si bien el laboratorio de Tuteja ha desarrollado una serie de recubrimientos efectivos para eliminar el hielo en el pasado, él explica que diseñar un revestimiento que pueda eliminar pasivamente tanto la nieve como el hielo representa un desafío especial.“El hielo es relativamente denso y pesado, y nuestros recubrimientos anteriores usaban su propio peso contra él”, dijo Tuteja.“Pero la nieve puede ser 10 veces menos densa que el hielo, por lo que no estábamos seguros de que los trucos que usamos sobre el hielo se tradujeran en nieve”.Para encontrar el recubrimiento adecuado, Tuteja y su equipo recurrieron a dos propiedades clave que han impulsado los recubrimientos que desprenden hielo en el pasado: baja dureza interfacial y baja fuerza de adhesión.La baja adherencia a la superficie es básicamente resbaladiza.Lo resbaladizo solo funciona bien en áreas pequeñas, pero cuanto más grande es la superficie, más fuerza se necesita para deslizar la nieve y el hielo.Para áreas más grandes, necesita una forma de romper la adherencia por completo.Esto es lo que hace la dureza interfacial baja: crea grietas entre el hielo y el panel.Estos se propagan a lo largo del panel, independientemente de su tamaño, liberando el hielo y la nieve.El equipo trabajó para lograr con precisión el equilibrio correcto de baja adherencia a la superficie y baja dureza interfacial que repelería tanto el hielo como la nieve de superficies pequeñas y grandes por igual.Comenzaron con plástico de PVC muy rígido, para una dureza interfacial baja, y se mezclaron con una pequeña cantidad de aceite vegetal que le dio al PVC una adherencia superficial lo suficientemente baja como para brindar lo mejor de ambos mundos.También idearon un segundo material que funciona igualmente bien utilizando plástico PDMS y aceite a base de silicona.Los investigadores de la UM colaboraron con la Universidad de Alaska para probar el material en un campo solar en Fairbanks, Alaska, aplicando los recubrimientos a un subconjunto de paneles que fueron monitoreados por cámaras automáticas durante un período de aproximadamente dos semanas.Las pruebas mostraron que los paneles revestidos tenían una cobertura de nieve y hielo promedio de aproximadamente el 28 % durante toda la temporada de invierno, en comparación con el 59 % de los paneles sin revestimiento.El revestimiento se desarrolló como parte de un proyecto dirigido por Sandia National Laboratories, un laboratorio de investigación y desarrollo del Departamento de Energía de EE. UU., con fondos proporcionados por la Oficina de Tecnologías de Energía Solar del DOE.“A medida que el costo de la energía solar ha disminuido y la rentabilidad ha aumentado, gran parte del crecimiento de la energía solar en los últimos años se ha producido en los estados del norte, donde la nieve es común”, dijo Laurie Burnham, investigadora principal del proyecto.“Si podemos demostrar su eficacia a largo plazo, los revestimientos antinieve harán que la energía solar sea más confiable y más asequible en las regiones nevadas, lo que ayudará a acelerar la transición de nuestra nación hacia una economía energética más dominada por la energía solar”.Tuteja dice que, si bien la iteración actual del recubrimiento podría usarse de inmediato, el equipo planea modificarlo aún más con el objetivo de desarrollar un recubrimiento que pueda durar al menos cinco años.El estudio se publica en Advanced Materials Technologies.Otros investigadores del proyecto fueron Abhishek Dhyani, ex investigador graduado en ingeniería y ciencia de materiales de la UM;Christopher Pike y Erin Whitney del Alaska Center for Energy and Power de la Universidad de Alaska;y Jennifer Braid del Departamento de Tecnología Fotovoltaica y de Materiales de los Laboratorios Nacionales Sandia.412 Maynard St. Ann Arbor, MI 48109-1399 Correo electrónico umichnews@umich.eduTeléfono 734-764-7260 Acerca de Michigan NoticiasOficina del Vicepresidente de Comunicaciones © 2023 The Regents of the University of Michigan