Automóvil solar: ¿realidad o utopía?

Cada vez se impulsa el sector hacia un mercado más ECO, con tecnologías más verdes. Sin embargo, las actuales, como los híbridos, o los enchufables, biocombustible, etc., todos tienen sus pros y contras. La idea de un automóvil solar, que se recargue/funcione exclusivamente con energía del Sol suena como una solución ideal, junto con la tecnología de hidrógeno.

Sin embargo, aunque varias empresas automovilísticas y startups están explorando este nicho de mercado, la realidad es que aún nos enfrentamos a desafíos significativos en términos de eficiencia energética y limitaciones físicas. Aquí analizaremos si es factible o no en un futuro próximo, ya que este tipo de vehículos representan una apuesta sostenible en el camino hacia la energía solar. Sus ventajas incluyen la reducción de emisiones de CO2, el uso de una fuente de energía inagotable y gratuita, y la disminución del ruido y las vibraciones…

¿Cómo funciona un automóvil solar?

Un coche o vehículo solar no difiere mucho de un coche 100% eléctrico, solo que en vez de obtener la energía de una batería recargable, pueden obtener esta energía de una placa solar o que ésta sirva para cargar una batería. Sin embargo, los motores y demás elementos son comunes a los otros vehículos eléctricos. Por este motivo, para conocer cómo funciona un vehículo solar, lo mejor es comprender cómo funciona una placa fotovoltaica.

Pues bien, una placa fotovoltaica o fotoeléctrica, también conocida como panel solar, es un dispositivo que convierte la energía de la luz solar en electricidad mediante el efecto fotovoltaico. Aquí te explico cómo funciona de manera técnica y detallada:

1. Absorción de luz: la luz no son más que haces de fotones, unas partículas portadoras, un tipo de radiación electromagnética del espectro visible. Cuando esta luz solar incide en las células fotovoltaicas de la placa, se crea un campo eléctrico entre las capas. Y es que las células fotovoltaicas están compuestas por dos capas de material semiconductor, generalmente silicio, que han sido dopadas con ciertos elementos para crear una región de carga positiva y una región de carga negativa.
2. Generación de corriente eléctrica: los fotones de la luz solar tienen suficiente energía como para liberar o arrancar electrones de los átomos del material semiconductor. Este proceso se conoce como efecto fotoeléctrico. Los electrones libres son empujados por el campo eléctrico hacia la capa de carga negativa, mientras que los huecos que dejan son empujados hacia la capa de carga positiva.
3. Flujo de electricidad: gracias a estos movimientos de los portadores de carga, cuando se conecta un circuito externo a la placa solar, los electrones pueden fluir a través de este circuito desde la capa de carga negativa a la capa de carga positiva, generando corriente eléctrica para mover los motores que impulsan el vehículo, alimentar otros elementos auxiliares, o simplemente para cargar una batería que luego alimentará los motores. Hay que decir que la electricidad generada por las placas solares es de corriente continua (CC). Sin embargo, algunos elementos usan corriente alterna (CA). Por lo tanto, la electricidad de CC debe ser convertida a CA por un dispositivo llamado inversor.

Es importante mencionar que la cantidad de electricidad que una placa solar puede generar depende de varios factores, incluyendo la intensidad de la luz solar, la eficiencia de las células fotovoltaicas, y la orientación e inclinación de la placa.

Tipos de placas solares

Existen varios tipos de placas solares, cada una con sus propias características, ventajas y desventajas. Por ejemplo, hay que diferenciar entre:

• Silicio monocristalino: son conocidas por su alta eficiencia y estabilidad a lo largo del tiempo. Están compuestas por células de silicio monocristalino, es decir, que la red cristalina del semiconductor está ordenada, y todas con la misma orientación. Gracias a ello tienen un rendimiento muy alto, incluso cuando hay baja luz, y son más estables. Sin embargo, también suelen ser más caras. Su eficiencia suele estar en unos 22,8% aproximadamente, lo que quiere decir que de la energía luminosa que llega, pueden convertir en electricidad en torno a ese porcentaje. El restante se desperdicia en forma de calor, etc.
• Silicio policristalino: se fabrican a partir de lingotes de silicio fundido y enfriado lentamente, como resultado, los cristales pueden estar en muchas direcciones, de ahí su nombre. Son generalmente más económicas que las monocristalinas, pero tienen una eficiencia ligeramente inferior, aún así, son buenas también para condiciones de baja luz. Su eficiencia puede estar entre el 14% y el 16%.
• Perovskitas: es algo de lo que se habla mucho últimamente, una tecnología emergente en el campo de la energía solar. Han mostrado un rápido aumento en eficiencia en los últimos años, llegando a alcanzar eficiencias del 25,5%. Aunque todavía están en etapas tempranas de desarrollo, las perovskitas prometen revolucionar la industria de la energía solar, y no son demasiado costosas. En contra tienen su durabilidad y estabilidad a largo plazo, que aún no está clara.

Existen también otras tecnologías prometedoras en este campo y que están en desarrollo. Algunas de ellas pueden contribuir a poder hacer factible un vehículo solar. Por ejemplo, las células solares en tándem que funcionan en cascada, las placas solares flexibles, etc. Por ejemplo, en éste último caso, se podría moldear para recubrir toda la carrocería del vehículo y así tener una mayor superficie productora de energía.

Desafíos para un futuro coche solar

Los vehículos solares son una opción prometedora para un futuro más sostenible. Sin embargo, existen varios desafíos que deben superarse para su implementación y uso generalizado:

• Eficiencia de los paneles solares: maximizar la eficiencia de los paneles solares utilizados en los vehículos solares es un desafío importante. La cantidad de energía que se puede obtener del sol varía según el lugar y el clima, y se necesita un mínimo de eficiencia para que estos vehículos puedan funcionar en cualquier país y estación del año.
• Almacenamiento: otro problema es el almacenamiento de la energía, ya que necesitan de una batería para funcionar cuando no existe luz, como por la noche, o para cuando la energía aportada por las placas no sea suficiente para mantener el vehículo a pleno rendimiento. El problema es que almacenar energía de forma eficiente no es sencillo, y tienen un peso considerable, lo que hace que se necesite más potencia eléctrica para mover el vehículo. Un bucle problemático que habría que resolver con mejores formas de almacenamiento y baterías con mayor densidad.
• Superficie limitada: otro problema es la superficie limitada para instalar las placas solares. Aunque las placas flexibles pueden permitir recubrir todo el vehículo, no son suficientes actualmente como para que sean coches prácticos.

Proyectos existentes

Actualmente ya existen algunos prototipos y vehículos solares experimentales, algunas universidades tienen competiciones de este tipo de coches que hacen sus estudiantes. Sin embargo, a nivel comercial aún tienen mucho que mejorar. Algunos ejemplos destacados son:

• Sion de Sono Motors: este es uno de los primeros coches solares que han sido desarrollados.
• Lightyear One: este vehículo fue presentado en el 2019, aunque sigue siendo un mero proyecto.
• Mö de Evovelo: una demostración de coche compacto solar.
• Sonata híbrido: este auto solar promete que puede añadir 1.300 km adicionales al año en autonomía gracias a la energía solar, aunque no es solar 100%.
• Toyota Prius PHV: incorpora paneles solares para alimentar algunas funciones del coche, pero sigue sin ser fotovoltáico completamente, ya que es un enchufable.
• Cybertruck de Tesla: aunque no es completamente solar, Tesla ha mencionado la posibilidad de ofrecer una cubierta solar para la caja del camión como una opción.