Del acumulador de calor a la pila de calor solar recargable

El gran problema que tradicionalmente ha venido arrastrando la energía solar es que no siempre la luz del Sol llega a los paneles solares. Almacenar de un modo lo más eficaz y barato posible un excedente de energía solar diurna para usarlo por la noche es el objetivo principal de muchos trabajos de investigación y desarrollo. E incluso se persigue el objetivo, más ambicioso aún, de almacenar el calor solar veraniego para su uso como fuente de calefacción en invierno.

Ahora, unos científicos del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) y la Universidad de Harvard, ambas instituciones en Cambridge, Massachusetts, Estados Unidos, han demostrado una estrategia ingeniosa y eficiente: un material que puede absorber el calor del Sol y almacenar esa energía en una forma química, lista para ser liberada de nuevo, en forma de calor y bajo demanda. Esta solución es ideal para el uso de energía solar en forma de calor, no para generar electricidad. Si bien podría generarla, sería ineficiente hacerlo así. Pero para aplicaciones en las que el calor es lo que interesa, ya sea para calentar edificios, cocinar alimentos, o impulsar procesos industriales térmicos, la nueva técnica podría darle a la energía solar una magnífica oportunidad de expansión hacia nuevos terrenos.

Esto podría marcar un antes y un después en las tecnologías de almacenamiento de calor, dado que convierte a la energía del sol, en forma de calor, en algo almacenable y que se puede distribuir.

El principio en el que se basa el sistema desarrollado por el equipo de Jeffrey Grossman y Timothy Kucharski es simple: Algunas moléculas, conocidas como fotoconmutadores, pueden asumir dos formas diferentes, como si tuvieran un conmutador para ser colocados en el Modo A o en el Modo B, por así decirlo. Al exponerlos a la luz solar, absorben energía y saltan de una configuración a la otra, que se mantiene entonces estable durante largos períodos de tiempo.


Una potente lámpara de arco es utilizada sobre una muestra de moléculas fotoconmutables, produciendo cambios estructurales a escala molecular. Una porción de la energía de la luz es almacenada con cada cambio estructural. La progresión de estos cambios puede ser seguida mediante la vigilancia de las propiedades ópticas de las moléculas. (Foto: Cortesía del equipo de investigación)

Pero estos fotoconmutadores pueden ser activados para regresar a la otra configuración mediante la aplicación de una pequeña descarga de electricidad, calor o luz, y cuando se relajan, sueltan el calor. Efectivamente, se comportan como baterías térmicas recargables, tomando energía del sol, almacenándola durante un largo tiempo (de ahí que se las compare con las pilas eléctricas), y finalmente liberándola bajo demanda.

El nuevo trabajo representa la transición desde la teoría a la práctica de un concepto que fue desarrollado hace tres años por el equipo de Grossman y sobre el cual ya hablamos en su día en un artículo (http://noticiasdelaciencia.com/not/1996/). No ha sido fácil materializar el concepto, pero ahora el sistema está ya más cerca de lograr su diseño comercial definitivo que le permita salir del laboratorio y ser empleado en las importantes aplicaciones donde el calor es el fin último de la recolección de energía solar. Además, a diferencia de los combustibles que se queman, el sistema usa un material que puede ser reutilizado continuamente. No produce emisiones y nada se consume.

En el trabajo de investigación y desarrollo también han participado Nicola Ferralis, Alexie Kolpak, Jennie Zheng y Daniel Nocera.

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