La energía solar representa una alternativa innovadora a las fuentes de energía tradicionales en términos de mejorar la seguridad y el control a través de sistemas de monitoreo remoto y sus importantes aplicaciones en seguridad y defensa.
¿Es posible que pequeños dispositivos electrónicos hechos de capas semiconductoras de sólo unos pocos micrómetros de espesor puedan proteger a las personas y las propiedades? Sí, pero de una forma completamente poco convencional. Proporcionando energía eléctrica de forma silenciosa, indetectable y sostenible donde otras fuentes no pueden hacerlo. Hoy lo invitamos a un mundo de aplicaciones muy especial donde la energía solar es el héroe tácito de nuestra seguridad diaria.
El monitoreo remoto mejora la seguridad y el control
Recientemente, hemos visto que los sistemas digitales de monitorización remota se han vuelto cada vez más populares en el sector inmobiliario privado, edificios comerciales, carreteras, aeropuertos, vigilancia de fronteras, etc. Gracias al rápido desarrollo de las cámaras electrónicas y los sistemas de sensores, ahora tenemos control sobre una asombrosa cantidad de parámetros. Comienza con detectores de movimiento simples, avanza a través de mediciones de velocidad con sistemas RADAR y LIDAR (detección y rango de luz) y continúa con la detección activa y pasiva por infrarrojos muy avanzada de personas, animales y objetos circundantes. El uso de cámaras digitales de alta resolución conectadas a una red de seguridad puede resultar muy eficaz al transmitir grabaciones a través de una red de Protocolo de Internet (IP) a un servidor de PC con un software especial de gestión de vídeo de inteligencia artificial (IA) instalado. Allí, se realiza automáticamente un análisis rápido de la situación para detectar posibles amenazas y potencialmente identificar a los sospechosos mediante reconocimiento facial o identificación del número de registro. Alternativamente, los detectores de humo y los sensores de calor pueden ayudar a prevenir incendios forestales en áreas rurales y altamente urbanizadas. Los sensores de monóxido de carbono continúan alertando a muchas casas que están en llamas, y los detectores posteriores a los vertidos están salvando vidas en minas y refinerías.
Superar los desafíos del campo: el potencial de la energía solar
Los detalles de todos estos sistemas son que el consumo de energía dentro del área monitoreada es extenso, a menudo lejos de las líneas de suministro de energía, y que se requiere control remoto y comunicación inalámbrica. Muy a menudo, este tipo de equipo se instala en el sitio como un objeto temporal (por ejemplo, durante el proceso de construcción de un edificio o una carretera) y debe estar en funcionamiento constante durante el período previsto. Además, las particularidades del trabajo a menudo requieren que estos sistemas sean invulnerables a cortes de energía a través de cables tradicionales, ya sea causados por accidentes naturales o por acciones de intrusos intencionales. Además, hay que tener en cuenta que el coste de los transformadores y cables necesarios para los sistemas de distribución en zonas rurales a menudo puede superar con creces el precio de los sensores y las cámaras pequeñas.
Mientras tanto, la electrónica utilizada para operar todas estas cámaras y sensores se alimenta regularmente con CC (corriente continua) de bajo voltaje. Teniendo esto en cuenta, parece que el suministro de energía sostenible requiere soluciones de baterías modernas. Sin embargo, incluso las baterías de iones de litio (Li-Ion) altamente eficientes son sensibles a las condiciones ambientales, pesadas, voluminosas y, sobre todo, tienen una duración limitada como fuente de energía. Por tanto, la energía solar entra en la competencia. Las células solares de bajo costo, pequeñas y posiblemente flexibles, integradas con controladores de carga y pequeños sistemas de baterías, crean grandes oportunidades para los sistemas de monitoreo. Ahora, es posible que podamos observar las primeras etapas de estos dispositivos que cuentan con micromódulos de silicio monocristalino de primera generación. Son relativamente efectivos. Sin embargo, aún es necesario optimizar los niveles de integración, la durabilidad y los requisitos de trabajo.
Aplicación en el campo de la defensa.
Otro campo de aplicación importante es el de los equipos de guerra modernos. El uso de equipos electrónicos y eléctricos es fundamental para casi todos los aspectos de la guerra moderna. Desde las comunicaciones, la detección de enemigos y los sistemas de guía de armas hasta la carga y el control de drones, el suministro de energía eléctrica es la columna vertebral de todas las capacidades militares.
Los generadores tradicionales de combustible líquido, ampliamente utilizados en todo el mundo, son absolutamente miserables en esta función. No sólo son pesados y siempre deben estar equipados con hectolitros de gasolina, sino que también son ruidosos y producen más calor que electricidad como subproducto de su funcionamiento. Esto, por supuesto, lo convierte en un blanco fácil para los sistemas de guía de misiles enemigos.
Promoción de la energía fotovoltaica para nuevas aplicaciones
Los módulos fotovoltaicos flexibles de película fina pueden ser mucho más eficaces en este tipo de aplicaciones. Por ejemplo, los módulos fotovoltaicos de película delgada, livianos, enrollables y portátiles pueden proporcionar energía a largo plazo para una amplia gama de misiones de combate. Actualmente se están realizando experimentos destinados a reducir la visibilidad tanto en el espectro óptico como en el de radar. Las formas irregulares de los módulos y los eficaces revestimientos antirreflectantes son posibles soluciones. Este tipo de dispositivos también se pueden integrar fácilmente en la estructura de mochilas y tiendas de campaña, y los prototipos alcanzan potencias máximas de hasta 1 kW.
Todas estas aplicaciones requieren estructuras fotovoltaicas de película delgada que sean económicas, eficientes y estables. Un candidato potencial para este tipo de material es el compuesto semiconductor Sb2S3, que actualmente se estudia en el Laboratorio de Materiales Energéticos de Película Delgada de Taltec. El semiconductor se puede depositar mediante una técnica de pirólisis por pulverización eficaz y económica y promete eficiencias de conversión más altas que el silicio tradicional. Esta técnica de fabricación y estructura del material permite un mayor nivel de integración de elementos de diferentes formas y dimensiones. Debido a que estas capas son translúcidas, pueden depositarse uniformemente en ventanas, visores, lentes binoculares y otros dispositivos ópticos. Echemos un vistazo a lo que depara el futuro para los sistemas de seguridad cuando estén equipados con una fuente de energía solar robusta y estable en un futuro próximo.
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Este trabajo fue apoyado por el proyecto 952509-5GSOLAR de la UE Horizonte 2020.
Este artículo también se publicará en el número 25 de la revista trimestral.
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