Una nueva tecnología produce baterías con calor solar

Hay una nueva manera eficaz, económica y asequible de aprovechar la abundante energía del solar asoma en el horizonte, gracias a una nueva tecnología que es capaz de funcionar y proporcionar energía incluso cuando el sol está oculto detrás de las nubes o por la noche.

El nuevo dispositivo calificado como híbrido y desarrollado por investigadores estadounidenses, puede capturar la energía solar y almacenarla hasta que sea necesario utilizarla, ofreciendo un camino prometedor para aplicaciones que van, desde la generación de energía hasta la destilación y la desalinización.

Los investigadores pertenecen a los departamentos de Química e Ingeniería Mecánica y del Centro de Superconductividad de Texas, ambos de la Universidad de Houston, en Houston, Texas.

“A diferencia de los paneles fotovoltaicos y de las células solares, que convierten la energía de la radiación solar en electricidad, este dispositivo híbrido captura el calor del sol y lo almacena como energía térmica”, señala T. Randall Lee, profesor de química de la UH.

Lee es el autor principal de esta investigación, presentada en la revista científica Joule.

Energía disponible todo el día, todos los días

Añade que este nuevo sistema “permitirá abordar algunos de los problemas que han estancado hasta ahora la adopción a gran escala de la energía solar”, sugiriendo una vía para usar la energía solar durante todo el día, a pesar de que haya un número limitado de horas de luz natural, de los días nublados y otras limitaciones.

“Esta tecnología convierte la luz solar en calor que puede usarse para calentar, por ejemplo, edificios y agua, así como en otras aplicaciones que requieren enormes cantidades de electricidad”, declara el profesor Lee desde Houston.

Añade que también se puede utilizar para la deshidratación agrícola e incluso para la conversión de calor en electricidad.

Según Lee, los sistemas solares actuales producen energía solo durante el día cuando hay mucha luz solar. Por la noche y en días nublados no la obtienen y la producción requiere del uso de otras fuentes energéticas o de costosos sistemas de almacenamiento de energía.

“Nuestra tecnología evita estos problemas, ya que puede producir energía también por la noche y en los días nublados”, destaca el investigador de la UH, que ha liderado y supervisado el trabajo del equipo de investigadores junto a Hadi Ghasemi, profesor asociado de ingeniería mecánica en UH.

El dispositivo experimental combina el almacenamiento de energía a nivel molecular y el almacenamiento de calor latente (energía requerida por una sustancia para pasar del estado sólido al estado líquido o gaseoso) y servirá de base para producir un dispositivo integrado que pueda operar las 24 horas del día, siete días a la semana.

Según los investigadores, el dispositivo actual alcanza una eficiencia de cosecha de energía del 73 por ciento en operaciones a pequeña escala y de hasta el 90 por ciento en operaciones a gran escala, y por la noche se logra recuperar hasta el 80 por ciento de la energía almacenada, siendo esa recuperación aún mayor durante el día.

El sistema híbrido integrado para la recolección y almacenamiento simultáneo de energía solar térmica, se compone de un “material de almacenamiento molecular (MSM) consistente en norbornadieno-cuadriciclano y de un material de cambio de fase localizado (L-PCM).

(Cortesía de University of Houston)

Calor solar para usarlo o almacernarlo

“La elevada eficiencia de este sistema en la cosecha de energía se debe, en parte, a su capacidad de capturar todo el espectro de la luz solar, parte de la cual es para su uso inmediato. Mientras, el resto es convertido en energía molecular y almacenada para su utilización posterior”, explica el profesor Hadi Ghasemi.

En el dispositivo utilizan como material de almacenamiento molecular un compuesto orgánico denominado norbornadieno-cuadriciclano (NBD-QC) que tiene unas características físicas excepcionales y que se mantiene estable almacenando energía durante largos períodos, según los investigadores.

Ghasemi señala que “la eficiencia, el rendimiento y las temperaturas de operación de este sistema de cosecha y almacenamiento de energía solar térmica de espectro completo, podría optimizarse en el futuro utilizando diferentes materiales”.

Por su parte Lee señala que la energía solar se almacena en forma molecular en lugar de en forma de calor y, “al tratarse de un sistema integrado, es decir que sus componentes se alojan en un único soporte, se reducen las pérdidas térmicas ya que no hay necesidad de transportar la energía almacenada a través de tuberías”.

“Durante el día, la energía termosolar se puede cosechar a temperaturas de hasta 120 grados centígrados. De noche, el material NBD-QC permite efectuar un proceso de conversión molecular que da como resultado que la energía almacenada produzca energía térmica a una temperatura más alta que la que se alcanza durante el día”, según Lee.

“Este proceso aumenta la cantidad de energía disponible, incluso cuando el sol no brilla”, según Lee ,quien también es investigador principal del Centro de Superconductividad de Texas, de la UH.