Patentes de IHT

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Aplicaciones energéticas
de los hologramas:
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Como tecnología óptica aplicada a soluciones energéticas, la holografía presenta muchas ventajas respecto a otros sistemas ópticos concentradores como lentes o espejos, siendo mucho más versátil y económica que ellos. Utilizada en baja o media concentración, la holografía elimina la necesidad de un seguimiento mecánico del sol, además de actuar como filtro al permitir elegir las longitudes de onda necesarias para cada aplicación.

SoHo3X: un nuevo concepto de generación solar

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La primera de las patentes de IHT en llegar al plano comercial es el dispositivo solar holográfico SoHo3X. Se trata de un módulo solar tridimensional de baja concentración sin seguimiento para aplicaciones fotovoltaicas o solares térmicas, que incorpora hologramas como elemento óptico distintivo, requiriendo con ello un 70% menos de célula solar que un módulo convencional. Como su nombre indica, el dispositivo solar holográfico tiene la capacidad de concentrar tres veces la luz en la superficie de la célula.

En su peculiar forma de semi V, SoHo3X combina tres efectos ópticos en uno: difracción con el holograma alojado en las paredes laterales, reflexión con la superficie reflectante trasera y guiado mediante reflexión total interna (TIR) dentro del medio óptico que hace de cubierta. Este novedoso concepto le permite captar de forma más eficiente los rayos solares menos aprovechables por los módulos solares planos, así como multiplicar su eficiencia gracias a su capacidad de concentrar la luz y guiarla hacia la célula fotovoltaica alojada en el fondo del dispositivo. Esta cualidad de poder hacer llegar a la célula solar solamente el espectro y ángulo de luz óptimos, y de captar luz incluso en incidencias muy inclinadas, permite que el incremento de producción anual (factor de planta) esté en torno a un 50% respecto a un módulo solar plano sobre estructura fija y con la misma tecnología de célula. La característica adicional de filtrar las longitudes de onda que son necesarias para la tecnología de célula elegida (en el caso de silicio de 400 a 1100nm), hace que el holograma actúe como un filtro y de esta forma reduce el sobrecalentamiento que sucede a día de hoy sobre tecnologías convencionales, tanto de paneles planos como CPV.

Adicionalmente, el disipador trasero de aluminio del que está dotado SoHo3X reduce aún más,la temperatura de la célula, haciéndolo muy apropiado para climas exigentes. El diseño de la base en aluminio se ha configurado como un elemento autoportante y de fácil integración estética, al poder personalizar cada dispositivo a gusto del cliente. Esto hace que, junto al aspecto irisado de la parte frontal que otorga el holograma, SoHo3X sea además de eficiente una solución energética con alto valor estético.

Con un factor de concentración testado en tres soles, SoHo3X tiene un potencial de incremento del rendimiento eléctrico del 83% frente a un módulo solar tradicional de silicio en la misma orientación e inclinación, con la ventaja adicional de permitir su montaje en posición horizontal y vertical. Además de un mayor rendimiento, el dispositivo solar holográfico de una potencia fotovoltaica equivalente a 20 y 40W es visualmente más atractivo, fácilmente escalable gracias a su sencilla interconexión y más competitivo en costes de BoS y LCOE, sobre todo por el aumento de densidad de energía (kWh/m2).

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En su modalidad como panel solar térmico, las células solares son sustituidas por tuberías como receptores de radiación. Su base incluye en su forma los anclajes a sistemas de montaje y las conformaciones para alojar los tubos colectores. Si bien la capacidad alcanzada de calefacción de fluido es similar a la de un colector plano convencional, su eficiencia para calentar fluidos a altas temperaturas es mucho más elevada debido a que el sellado con el medio minimiza las pérdidas por convección. Para la versión solar térmica, IHT utiliza materiales de baja conductividad térmica, lo que también reduce significativamente las pérdidas por conducción.

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Otro miembro de la familia de IHT es un dispositivo modular de concentración solar que combina elementos ópticos holográficos y elementos ópticos convencionales de similar índice de refracción, diseñado exclusivamente para grandes plantas solares.

Para incrementar el factor de concentración sin encarecer el precio del producto, SoHo32X está diseñado para que el holograma dirija a un elemento óptico convencional (por ejemplo, una lente Fresnel) la radiación solar en un plano específico, para que éste a su vez concentre la radiación saliente en un punto determinado del diseño global del sistema.

La película holográfica multiplexada que incorpora se encarga de realizar un seguimiento pasivo de la radiación solar, tanto en verano como invierno y durante todo el día, llevando al elemento óptico convencional siempre la radiación en incidencia normal. Con ello, se evitan los costosos sistemas de seguimiento de cualquier dispositivo con esos rangos de concentración.

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“SoHo3X Street Lighting”

IHT ha desarrollado y patentado un sistema modular de concentración solar holográfica destinado a la integración arquitectónica en elementos urbanos y viales.

Basado en los principios del dispositivo SoHo3X, su holograma ha sido diseñado de tal forma que capta la luz solar en todas las posiciones en las que se integra en el elemento y la dirige hacia las células solares. Esta versatilidad se traduce en la forma y orientación que pueden adoptar, ya que el holograma que integran permite captar la luz del sol en multitud de orientaciones, sin necesidad de sistemas de seguimiento mecánicos y con alta eficiencia. Pueden adaptarse a diversas formas (rectas, curvas, redondas, etc.) y orientaciones (horizontal, vertical, norte, sur, este y/u oeste), facilitando así la integración arquitectónica en farolas, paradas de autobús, soportes publicitarios, kioskos y un sinfín de soportes de mobiliario urbano.

La tecnología holográfica permite que los dispositivos solares se incorporen en el mástil de las luminarias, permitiendo con ello alturas de farolas de hasta 14 metros sin que peligre la estática. Además de permitir potencias de hasta 600 Wp y ser una solución estética, también se evita el llamado efecto “soiling”, o suciedad, inevitable en los módulos solares planos. IHT no solamente comercializa la farola solar holográfica completa, sino también los componentes necesarios para que cualquier farola existente, mástil o soporte urbano se transforme en un generador de energía.

Las múltiples aplicaciones de SoHo3X Street Lighting están diseñadas tanto para conexión a red como para soluciones energéticas aisladas y redes inteligentes urbanas.

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SoHo Window Film

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Una de las mayores pérdidas energéticas que sufre un edificio se produce a través de las ventanas. IHT ha desarrollado un dispositivo holográfico que puede ser aplicado a ventanas o bien formar parte intrínseca de las mismas. Su finalidad es doble: además del ahorro energético, al reducir el consumo de aire acondicionado en verano y el de calefacción en invierno, también proporciona un control de la luminosidad, al ajustar la entrada de luz visible según su ángulo de incidencia.

SoHo Window Film utiliza el principio de funcionamiento de la difracción generada por uno o varios hologramas, que contienen una figura interferencial. El holograma está diseñado de tal forma que su eficiencia de difracción se fije en un determinado rango espectral y angular.

El dispositivo actúa como agente pasivo de la mejora de la eficiencia energética de un edificio, puesto que el holograma está diseñado para que difracte parte de la radiación incidente por reflexión cuando el sol incide con ángulos muy inclinados en verano. De esta manera, en los meses más calurosos se evita la entrada al interior del edificio de una parte significativa de la energía procedente del sol, y se logra un ahorro en aire acondicionado. Puesto que en invierno el sol incide con ángulos menores, el holograma no actúa y toda la radiación se transmite al interior, afectando así positivamente al consumo de calefacción.

También actúa como control de luminosidad, ya que en verano el holograma opera dentro del espectro de luz visible y su eficiencia de difracción está regulada para permitir que una parte de la radiación se transmita y otra se difracte. Sin embargo, las redes de difracción no actúan en invierno o días nublados, permitiendo así la entrada de toda la luz visible y evitando el oscurecimiento típico de este tipo de films a día de hoy. Con ese diseño se puede controlar tanto la luminosidad que se desea tener en el interior del edificio, como la energía que entra al mismo. Existen múltiples configuraciones, cabiendo incluso la posibilidad de controlar la luminosidad para cada hora del día.

El dispositivo holográfico de IHT para controlar la luminosidad y aumentar la eficiencia energética en edificios puede adherirse a cualquier ventana o bien incorporarse en el espacio aislante entre los dos vidrios que configuran las habituales unidades aislantes de vidrio (UAV), que actualmente son el método más extendido para reducir la carga térmica que atraviesa una ventana.

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