Un holograma es capaz de actuar como un elemento que difracta selectivamente la energía, es decir, puede filtrar, guiar, redireccionar, concentrar y difundir la luz
Desde hace cinco años una pequeña empresa española viene desarrollando, gracias al empuje de un equipo técnico altamente comprometido y a la apuesta de una serie de inversores privados, una intensa actividad de I+D tanto en su laboratorio de El Puerto de Santa María como en su ingeniería en Vizcaya. Toda su actividad se desarrolla en el ámbito de la holografía y su visión es la de desarrollar la fabricación de este producto a bajo coste para permitir que este material, con todas sus ventajas, pueda ser utilizado para mejorar el rendimiento de productos ya existentes o el desarrollo de nuevos.
La holografía de IHT como nuevo material de alta eficiencia óptica y bajo coste
La holografía de alta eficiencia óptica es la única que permite trabajar adecuadamente con la energía, ya que ningún otro tipo de óptica ofrece las ventajas de la holografía. Los hologramas de IHT cuentan con varias redes de difracción multiplexadas en volumen con un elevado grado de inclinación, lo que permite una combinación de multiplexados angular, espectral y espacial, los cuales, combinados con un procesado químico adicional posterior, permiten un incremento aun mayor de este rango espectral y espacial. Esto permite a IHT diseñar y fabricar hologramas que pueden trabajar con la luz y la energía filtrándola, concentrándola, difundiéndola, guiándola o redirigiéndola de forma controlada y eficiente, lo cual, como es lógico, tiene y tendrá muy diversas aplicaciones.
Estos hologramas de alta eficiencia no son nuevos, ya se producían, el problema que presentaban era su fabricación a nivel industrial. Hasta ahora existían diversas formas de fabricar industrialmente hologramas mediante el proceso de estampado, que es el más habitual, pero que tiene muchas limitaciones para fabricar hologramas de alta calidad para fines energéticos. El otro proceso, basado en la matriz de puntos, es el apropiado, pero al tratarse de un trabajo punto a punto no es posible producir volúmenes industriales a gran escala, encareciendo de esa forma enormemente el precio.
En IHT hemos trabajado durante estos años para resolver este problema y ser capaces de fabricar hologramas con elevada calidad y eficiencia que, además, tengan un coste asumible (100 veces inferior al procesado punto a punto). Este procedimiento permite trabajar con tecnología de rollo a rollo en continuo, con un sistema que permite realizar el registro de varias redes en el mismo material, obteniendo de esa forma un holograma de alta eficiencia óptica.
Nuestro objetivo: transferir la holografía de alta eficiencia desde el laboratorio al mundo real
Para ello, hemos venido trabajando, desde hace unos dos años, en una serie de productos que integrasen estos hologramas que podemos producir, de forma que estos les aportasen cualidades que los hiciesen disruptivos en su correspondiente mercado. En concreto podemos ya hablarles de tres usos de los hologramas que se encuentran en distinta fase de desarrollo.
Dispositivo solar fotovoltaico con hologramas: SoHo3X, el dispositivo solar con seguimiento solar pasivo
Como hemos explicado, un holograma es capaz de actuar como un elemento que difracta selectivamente la energía, es decir, puede filtrar, guiar, redireccionar, concentrar y difundir la luz. Estas cualidades son las que le permiten conseguir que una célula solar fotovoltaica reciba mayor cantidad de luz a lo largo del día y, por lo tanto, producir más electricidad que una célula convencional y reducir la superficie de célula necesaria.
La tecnología solar fotovoltaica de concentración persigue lo mismo que la holografía, pero con el empleo de espejos y lentes. Esta tecnología, además del coste de estos elementos ópticos, ha de soportar el coste añadido de los seguidores, que en el caso del SoHO3X son innecesarios.
En el año 2015 se diseñó un dispositivo como el que aparece en la figura, que ha sido patentado a nivel mundial, que por su especial forma y configuración permite un factor de concentración de 2,83X. Además, permite incrementar la energía producida a largo del año según los cálculos en un porcentaje apreciable en función de la latitud en la que se instale el dispositivo. Aunque, desde aquel entonces, el precio de los paneles convencionales ha caído enormemente, cierto es que las cualidades de rendimiento, estructurales y sobre todo de modularidad del dispositivo, permiten al mismo dirigirse a diversos mercados en los que puede competir.
Todas estas diferencias de producción por metro cuadrado de superficie de célula y de modularidad son las que permiten al dispositivo posicionarse como una alternativa en diferentes nichos donde el espacio o la integración en elementos arquitectónicos o mobiliario urbano (farolas por ejemplo), son un factor discriminante. Nuestra estrategia con este producto, una vez patentado, fue la de llevar a cabo el proceso de industrialización para llevar el producto del prototipo a la fábrica y para ello estamos contando con la ayuda de laboratorios industriales y especialistas en procesos de industrialización, tales como Tecnalia o Mondragón Assembly. La idea es poner en marcha en el País Vasco una pequeña planta piloto para desarrollar y perfeccionar el proceso de fabricación en paralelo al desarrollo del mercado de nichos en el que queremos posicionarnos (BIPV, Rooftop, farolas, mobiliario urbano, etc.).
Filtro solar dinámico: SoHo Windows Film
Un holograma también puede ser diseñado para que su eficiencia de difracción se fije en un determinado rango espectral y angular, lo que abre infinitas posibilidades en materia de eficiencia energética.
Cualquier ventana a la que se le coloque un holograma como el nuestro podría controlar la luz entrante y, por lo tanto, mejoraría de forma relevante la eficiencia energética del edificio donde se instalase. La función del holograma sería la de difractar por reflexión parte de la radiación incidente cuando el sol incide con ángulos muy inclinados como ocurre en verano, evitando de esa forma la entrada de una parte muy importante de la energía térmica procedente del sol, con el consiguiente ahorro en refrigeración. Por el contrario, en invierno, cuando los rayos solares inciden con ángulos menores, el holograma no actuaría, permitiendo que toda la radiación se transmita al interior, reduciendo de esa forma el consumo por calefacción.
El desarrollo de este producto va a ser más simple, puesto que pretendemos que se integre en los procesos productivos de los fabricantes de Windows film con los que pretendemos empezar a trabajar en verano, fecha en la que ya tendremos una ficha técnica con todas las cualidades del producto que estamos trabajando con Tecnalia y con la Universidad de Cádiz para que puedan, de esa forma, valorar sus ventajas y lo disruptivo que permitiría hacer sus productos actuales con la incorporación del film holográfico en relación con la competencia.
Estos filtros solares podrán ser integrados tanto en procesos industriales para instalar en ventanas ya existentes como para adecuarlos a procesos de fabricación de ventanas nuevas.
Filtro solar aplicado a los invernaderos
Ya se lleva trabajando desde hace años con la mejora en la calidad y capacidad de crecimiento de los cultivos de invernadero, jugando con el rango espectral de la luz que llega a la planta. Los hologramas que pueden, como hemos dicho, utilizarse como filtro solar espectral, pueden permitir seleccionar que parte del espectro llega a la planta, consiguiendo de esa forma que reciba la parte del espectro solar que mejor aprovecha para acelerar su crecimiento y calidad, rechazando el resto que le perjudica.
Esta aplicación se encuentra actualmente en fase de análisis en laboratorio, pero, desde un punto de vista industrial, no exige desarrollos especialmente diferentes a los de la utilidad de las ventanas, por lo tanto, su “time to market” no es elevado.
Instituto Holográfico Terrasun es una empresa participada por una serie de inversores y los propios técnicos que ha invertido varios millones de euros durante esta fase de I+D e industrialización y que ahora precisamente se encuentra en fase de búsqueda de nuevos inversores que le permitan terminar la fase de industrialización y fábrica piloto, al objeto de alcanzar su sueño: llevar la holografía de alta eficiencia al mundo real gracias a sus bajos costes y, por lo tanto, poner en manos del mercado un nuevo producto con cualidades ópticas únicas.
José María Giménez Vázquez
CFO en Instituto Holográfico Terrasun
