Imagen del artículo: Ejemplo de VIPV en automóvil: prototipo Lightyear One.
La Fotovoltaica Integrada en Vehículos (VIPV, por sus siglas en inglés) se presenta como una oportunidad revolucionaria para reducir el impacto ambiental del sector del transporte y mejorar la salud pública. Esta tecnología implica la integración de módulos fotovoltaicos (FV) directamente en la estructura de los vehículos, como el techo, el capó o incluso las ventanas, permitiendo que los vehículos generen su propia electricidad a partir de la luz solar.
Beneficios de la VIPV
La VIPV puede reducir significativamente las emisiones de CO2 en comparación con los vehículos de combustión interna y los vehículos eléctricos (EV) que se cargan con electricidad de la red, especialmente en países con una alta intensidad de carbono en la generación de electricidad. Los vehículos eléctricos impulsados por energía solar pueden reducir las emisiones entre un 60% y un 90% en comparación con la carga de la red. Además, la VIPV puede aumentar la autonomía de los vehículos eléctricos al proporcionar una fuente de energía adicional, lo que puede reducir la necesidad de recargas frecuentes y mejorar la comodidad del usuario. También puede reducir la dependencia de la red eléctrica y aumentar la autosuficiencia energética, lo cual es especialmente importante en áreas remotas o en situaciones de emergencia en las que el acceso a la red puede ser limitado. La VIPV se puede aplicar a diferentes tipos de vehículos, desde turismos hasta camiones y autobuses, lo que la convierte en una solución adaptable a diversas necesidades de transporte.
Desafíos Científicos y Técnicos
La VIPV ha avanzado significativamente en los últimos años, impulsada por los bajos costes de la FV que ha impulsado la integración de células solares en múltiples aplicaciones, por la creciente demanda de soluciones energéticas sostenibles y por la fuerte evolución del mercado de los VE. Es por ello que los módulos FV integrados en vehículos se han convertido en una nueva tecnología dentro del sector FV con los correspondientes retos en fabricación, caracterización y operación.
Modulo curvo caracterizado en simulador solar del IES
Eficiencia Energética: Aunque las células solares han mejorado, la cantidad de energía que pueden generar en un vehículo es limitada por el área disponible y las condiciones de iluminación variables por lo que se prima el uso de células de alta eficiencia. Los investigadores trabajan en optimizar el diseño de los módulos y convertidores para maximizar la captación de luz solar, con especial énfasis en la robustez a sombras y sus cambios (sombreado dinámico).
Integración Estética y Funcional: Los fabricantes de vehículos y los diseñadores deben encontrar un equilibrio entre la eficiencia energética y la apariencia del vehículo. Los módulos VIPV deben ser discretos y no comprometer el diseño del vehículo, por lo que los módulos han de poder tener curvaturas.
Irradiación Solar: La cantidad de energía solar que puede capturar un vehículo depende de la irradiación solar disponible. Es necesario desarrollar modelos precisos de irradiación solar en vehículos que tengan en cuenta además de factores intrínsecos de los sistemas FV como la orientación, la inclinación otros específicos del paisaje urbano como la visión de cielo y el sombreado dinámico.
Durabilidad y Fiabilidad: Los vehículos están expuestos a condiciones ambientales extremas, como altas temperaturas, vibraciones e impactos. Los módulos FV deben ser capaces de soportar estas condiciones sin degradarse. Esto requiere el desarrollo de materiales más resistentes y la implementación de protocolos de prueba rigurosos para evaluar su rendimiento a largo plazo.
Estándares y Homologación: Es necesario establecer estándares de seguridad y rendimiento para los módulos VIPV. Esto facilitará la homologación de vehículos con sistemas VIPV y garantizará la calidad y la fiabilidad de los productos.
La VIPV tiene el potencial de transformar el sector del transporte al reducir las emisiones, aumentar la autonomía de los vehículos eléctricos y promover la independencia energética. Sin embargo, es necesario superar los desafíos científicos y técnicos actuales para lograr su adopción masiva. Con la investigación y el desarrollo como el que desplegamos en el IES, la VIPV puede convertirse en una parte integral de un futuro del transporte más sostenible.
Referencias
Internation Energy Agency, “Global EV Outlook 2024,” Global EV Outlook 2024.
“IEA-PVPS-T17 – State of the Art & Expected Benefits of PV-Powered Vehicles,” 2021. [Online]. Available: https://iea-pvps.org/key-topics/state-of-the-art-and-expected-benefits-of-pv-powered-vehicles/
K. Araki, L. Ji, G. Kelly, and M. Yamaguchi, “To Do List for Research and Development and International Standardization to Achieve the Goal of Running a Majority of Electric Vehicles on Solar Energy,” Coatings, vol. 8, no. 7, Art. no. 7, Jul. 2018, doi: 10.3390/coatings8070251.
M. Heinrich, “Potential and Challenges of vehicle integrated photovoltaics for passenger cars,” in 37th European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition, 2020.
