AVANCE: Células selectivas de energía solar que producen energía verde al tiempo que permiten el cultivo agrícola

Investigadores de la Universidad Hebrea de Jerusalén anunciaron un nuevo avance: células selectivas de energía solar que producen energía verde al tiempo que permiten el cultivo agrícola.

(Comunicado de la portavoz de la Universidad Hebrea de Jerusalén)

Esta innovación reducirá en un 75% el costo de la energía por kWh en Israel; cubriendo la mitad de los invernaderos de Israel con estas nuevas células, la producción de electricidad ecológica superara el objetivo nacional de Israel para 2050.

Una productiva colaboración interdisciplinaria entre el Prof. Haim Rabinowitch, de la Facultad de Agricultura, Alimentación y Medio Ambiente Robert Smith, de la Universidad Hebrea de Jerusalén y el Prof. Lioz Etgar, del Instituto de Química de la Universidad Hebrea, produjo el prototipo de una nueva célula solar, cuya eficiencia ha sido probada tecnológicamente y cuya performance cambiaria significativamente las reglas del juego en lo que respecta a la energía solar y la producción agrícola. Esta célula solar innovadora está diseñada para cubrir plenamente zonas agrícolas (incluidos invernaderos, huertos y campos) y masas de agua generando al mismo tiempo, en forma simultánea, electricidad verde y producción agrícola, sin interrumpir los hábitats naturales bajo los paneles fotovoltaicos, sin utilizar los recursos naturales y sin dañar el medio ambiente.

Las nuevas células solares se basan en cristales de perovskita y son producidas mediante un proceso relativamente sencillo, utilizando materiales baratos y disponibles. Una sustitución química hace que las células solares sean más transparentes a la zona más eficiente del espectro luminoso que impulsa la fotosíntesis, mientras que gran parte del resto de la energía luminosa es transformada en electricidad. El Prof. Lioz Etgar explica: “Desde hace años, resulta obvio que la mayor parte de la energía luminosa de los invernaderos agrícolas se desperdicia, ya que las plantas solamente utilizan una fracción de la energía de luz solar, mientras que el resto se irradia a la atmósfera. En los invernaderos, se transforma en energía calorífica, de la cual los cultivadores necesitan deshacerse durante la mayor parte de los meses del año”. Y continuó diciendo: “Nuestra solución maximiza la producción de electricidad solar en terrenos agrícolas hasta en un 300%”. Se prevé que las nuevas células tengan costos de producción sumamente inferiores a los de las células fotovoltaicas basadas en silicio, y también mejorarán significativamente las condiciones de cultivo en los invernaderos al reducir el calor, disminuir las emisiones de gases de efecto invernadero y la evapotranspiración, ahorrar agua y proteger a los cultivos de los daños meteorológicos así como también ofrecer una protección parcial contra plagas y enfermedades.

Todas las tecnologías existentes para la generación de energía verde en terrenos agrícolas, emplean células fotovoltaicas basada en silicio, que son totalmente opacas o sólo parcialmente transparentes a la mayor parte del espectro luminoso, o bien se colocan en conjuntos alternativos, dando lugar a una menor eficiencia de la generación de energía y concomitantemente, reduce la producción agrícola. El Prof. Haim Rabinowitch señala: “Este nuevo avance, que puede ser instalado en todos los terrenos agrícolas y sobre cualquier masa de agua, hará posible el reemplazo total de los tejados de la mayor parte de los invernaderos agrícolas, reducir los niveles de calor y evapotranspiración en huertos y campos, y el deterioro de numerosos ecosistemas marinos de agua dulce y costeros en los cuales se instalen balsas o islas de células solares”.

Los cálculos basados en datos actuales indican que el uso de estas nuevas células reducirá en un 75% el precio de la energía por kWh en Israel, lo cual disminuirá los costos agrícolas e incrementará los ingresos y la rentabilidad de la agricultura. Se trata de nada menos que de una revolución. Israel posee un total de aproximadamente 9.000 hectáreas de invernaderos. Cubrir la mitad de los tejados de los invernaderos con estas nuevas células solares, proporcionará una cantidad de electricidad verde que le permitirá a Israel superar sus objetivos nacionales para 2050 para la producción de electricidad verde y la reducción de emisiones de carbono. A fin de dar una idea mayor del potencial económico de este avance, sólo la cuenca del Mediterráneo alberga aproximadamente 200.000 hectáreas de invernaderos.

Un estudio publicado en 2018 en la Global Food Security, mostró que el valor del cultivo vegetal constituye alrededor de un 30% del valor global de todos los cultivos combinados, medido en unos 1,85 billones de dólares. El proceso de fotosíntesis, con el cual todos los cultivos crecen utiliza alrededor del 10% del total de la energía de luz solar disponible. De ese modo, era solo cuestión de tiempo, que la investigación creativa innovadora lograra una solución mucho más eficaz para la producción combinada de electricidad y producción agrícola, utilizando el 90% remanente de energía solar que no es utilizado en la fotosíntesis.

La idea desarrollada por los profesores Rabinowitch y Etgar, y su programa de investigación, fueron evaluados por la Autoridad de Innovación de Israel, que concedió una generosa beca de investigación. Los resultados comprobados de esta investigación fueron promocionados por Yissum, la empresa de transferencia tecnológica de la Universidad Hebrea y constituyeron la base de la asociación con la iniciativa Red Solar Flower, dirigida por el Dr. Shai Danziger e Ilan Sharon. El exitoso proyecto de investigación para desarrollar las celulas solares, junto con la asociación Yissum-Red Solar Flower, fueron recientemente reconocidos con la concesión del primer puesto en el Energy Tech Challenge, dirigido por la empresa Digital Solar Edge, en el marco del Premio a las Soluciones Climáticas, organizado por Start-Up Nation Central.