La energía termosolar o solar térmica suele basarse en el uso de espejos para calentar cuerpos de agua y así aprovechar el calor procedente del Sol para producir energía renovable, ya sea térmica o eléctrica. Pero existen otras formas de aprovechar el calor de nuestra estrella gracias a la nanoingeniería.
Cosechar el calor del Sol
Un equipo de investigadores ha formulado una nueva tecnología destinada a convertir la radiación solar en energía térmica. El sistema propuesto promete dos ventajas: eficiencia y escalabilidad.
Los creadores de este mecanismo destacan que su eficiencia es alta porque no su alta absorbencia, del 94% según el trabajo; sino también por minimizar la emisividad térmica. Esta energía térmica puede utilizarse como tal o puede convertirse en energía eléctrica a través de materiales termoeléctricos.
“La energía renovable solar se transfiere como una onda electromagnética dentro de un rango amplio de frecuencias,” explica en una nota de prensa Ying Li, uno de los autores del estudio. “Una buena cosechadora de energía solar térmica debe ser capaz de absorber la onda y calentarse, así convirtiendo la energía solar en energía térmica. Este proceso requiere una alta absorbencia (100% sería perfecto), y (…) también suprimir su radiación térmica para preservar la energía (…), lo que requiere una baja emisividad térmica”.
De lo minúsculo a las grandes instalaciones
Hasta ahora los sistemas termosolares basados en micro y nanoestructuras padecían de problemas de escalabilidad: construirlos implicaba unos costes excesivos. Es uno de los problemas que Li y su equipo creen haber resuelto con su diseño.
La clave de ello está en un patrón cuasiperiódico a nanoescala. En este patrón las moléculas se colocan en su mayor parte en un patrón regular, en que aparecen ciertas irregularidades ocasionales (de ahí el “quasi-”). Estos “defectos”, sin embargo, no causan problemas en el funcionamiento del mecanismo ni en su eficiencia.
Esta nanoestructura se autoensambla gracias a moléculas de óxido de hierro (Fe3O4) introducidas junto a grafito (carbono). El óxido organiza el resto de materia a su alrededor en una estructura, lo que hace que ésta no tenga que ser fabricada a nanoescala, lo que implica a su vez más facilidad para escalar este sistema.
Una tecnología versátil
La facilidad a la hora de convertir la energía renovable en térmica en eléctrica y la versatilidad que ello conlleva son también factores de los que presumen Li y su equipo.
En este sentido, los investigadores construyeron una versión termoeléctrica de su diseño basado en nanopartículas. Lograron así generar 20 milivoltios por centímetro cuadrado. Según el equipo lo suficiente para iluminar 20 LEDs por metro cuadrado de instalación solar.
“Esta estructura altamente versátil y nuestra investigación básica pueden utilizarse para explorar el límite superior de la recolección de energía solar, como los generadores solares termoeléctricos escalables y flexibles, que pueden servir como un componente de asistencia a la recolección solar para incrementar la eficiencia total de las arquitecturas fotovoltaicas”, sentenciaba Li.
Un impulso a las renovables
La coexistencia de una crisis climática y la peor crisis energética desde hace casi 50 años han puesto de relieve la necesidad de buscar alternativas más eficientes de generar energía para nuestro día a día. La energía solar tendrá un papel importante en el mix energético del futuro, pero su capacidad de mejora es aún enorme. Trabajos como este pueden ayudarnos a “exprimir” mejor la fuente de casi toda la energía con la que cuenta nuestro planeta: el Sol.
