Ingeniería

Nueva tecnología de energía solar térmica para aprovechar todo el espectro de radiación solar disponible

La clave para crear un material que sería ideal para convertir energía solar en calor es ajustar su espectro de absorción de la manera idónea: Debería absorber prácticamente todas las longitudes de onda de luz que alcanzan la superficie de la Tierra desde el Sol, pero sin que ello provoque una reirradiación excesiva de calor desde el material, ya que esto implicaría una pérdida excesiva de energía aprovechable para el proceso de conversión.

Ahora, unos científicos del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), en la ciudad estadounidense de Cambridge, han logrado desarrollar un material que se acerca mucho al “ideal” para la absorción solar. El material es un cristal fotónico dieléctrico metálico bidimensional, y tiene el beneficio adicional de absorber la luz del Sol desde una amplia variedad de ángulos y de soportar temperaturas extremadamente elevadas. Y, lo que quizá es aún más importante, el material puede ser también fabricado de forma barata y a gran escala.

La creación de este material es obra del equipo de Jeffrey Chou, Marin Soljacic, Nicholas Fang, Evelyn Wang y Sang-Gook Kim.

El material trabaja como parte de un dispositivo solar termofotovoltaico: La energía de la luz solar es primero convertida en calor, que entonces hace que el material resplandezca, emitiendo luz que puede, a su vez, ser convertida en corriente eléctrica.

Para poder aprovechar al máximo los sistemas que concentran la luz solar usando espejos, el material debe ser capaz de soportar temperaturas muy altas sin sufrir daños. El nuevo material ya ha demostrado que puede aguantar temperaturas de 1.000 grados centígrados (1.832 grados Fahrenheit) durante un período de 24 horas seguidas sin sufrir una degradación seria en su funcionamiento.

Este dibujo muestra el cristal fotónico dieléctrico metálico que almacena la energía solar como calor. (Imagen: Jeffrey Chou)

Y dado que el nuevo material puede absorber eficientemente luz solar desde una amplia variedad de ángulos, no se necesita la instalación de dispositivos motorizados que rastreen la posición del Sol en el cielo y vayan moviendo los paneles a lo largo del día. Prescindir de esto supone un notable abaratamiento de costos.

Si bien el equipo ha demostrado prototipos que funcionan usando una fórmula que incluye a un metal relativamente caro, el rutenio, todo apunta a que es factible usar cualquier metal que pueda sobrevivir a estas temperaturas elevadas. El grupo está ahora trabajando para optimizar el sistema con metales alternativos, que sean tan baratos como sea posible. Chou espera que el sistema pueda ser desarrollado en un producto comercialmente viable en unos cinco años.