Científicos de California inventan un sistema de calefacción solar que funciona sin usar electricidad ni baterías
Redacción
Un equipo de químicos de la Universidad de California en Santa Bárbara (UCSB) acaba de publicar en la revista Science un avance que tiene el potencial de cambiar la forma en que calentamos nuestros hogares. Se basa en una molécula llamada pirimidona que captura la luz del sol, la guarda en sus enlaces químicos durante años sin pérdidas y la suelta como calor en el momento exacto en que se necesita. No requiere de baterías externas ni depende de la red eléctrica y ya ha demostrado ser capaz de hervir agua.
La densidad energética del sistema casi duplica a la de una batería de iones de litio estándar, y el material puede recargarse y reutilizarse de forma prácticamente indefinida. “Hervir agua es un proceso que requiere mucha energía”, explica Han Nguyen, primera autora del estudio. “El hecho de que podamos hacerlo en condiciones ambientales es un gran logro”.
La aplicación más directa que ven sus creadores no es generar electricidad, sino como sistema de calefacción. Una solución de pirimidona podría circular por colectores solares, almacenarse en depósitos y liberar calor por la noche o en días nublados. “Con los paneles solares necesitas un sistema de baterías adicional para almacenar la energía”, dice Benjamin Baker, otro de los autores. “Con el almacenamiento molecular de energía solar térmica, el propio material es capaz de almacenar esa energía procedente de la luz solar”.
Cómo funciona
La tecnología se llama MOST, siglas en inglés de Molecular Solar Thermal energy storage (almacenamiento molecular de energía solar térmica). Su principio es radicalmente distinto al de los paneles fotovoltaicos. En lugar de convertir la luz en electricidad, la convierte en energía química almacenada en los enlaces de una molécula.
La arquitectura de la pirimidona es similar a la del ADN y también experimenta cambios estructurales reversibles al exponerse a la luz ultravioleta. Cuando la molécula absorbe luz, se retuerce sobre sí misma como un muelle sometido a tensión, formando una configuración de alta energía que puede mantenerse estable durante años. Al añadir un catalizador, la molécula se relaja y libera esa energía acumulada en forma de calor. El sistema es completamente reversible, tras liberar el calor, la molécula puede volver a exponerse a la luz y recargarse.
“El concepto es reutilizable y reciclable”, asegura Nguyen. “Es similar a las gafas de sol fotocromáticas. Dentro de casa son lentes transparentes. Sales al sol y se oscurecen solas. Vuelves a entrar y se vuelven transparentes. Ese tipo de cambio reversible es lo que nos interesa. Solo que en vez de cambiar de color, queremos usar la misma idea para almacenar energía, liberarla cuando la necesitemos y reutilizar el material una y otra vez”.
Para optimizar el diseño, el equipo colaboró con el grupo de Ken Houk de la Universidad de California UCLA, que usó modelos computacionales para analizar cómo la molécula logra un almacenamiento eficiente a largo plazo. “Eliminamos todo lo que no era necesario para hacer la molécula lo más pequeña posible”, afirma Nguyen.
España, en primera línea en MOST
Un sistema de calefacción con esta tecnología sería más eficiente que los de las placas solares con baterías, porque evita todos los pasos intermedios de convertir primero la luz en electricidad y luego la electricidad en calor.
El avance publicado por los investigadores de UCLA confirma el potencial de los sistemas MOST en el que ya hay grupos de investigadores españoles trabajando. En la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) de Barcelona, se ha creado un dispositivo híbrido que combina una célula fotovoltaica de silicio convencional con un sistema de almacenamiento MOST. Según sus investigadores, es el primer dispositivo de este tipo en el mundo.
El sistema de la UPC tiene una doble utilidad. Las moléculas orgánicas —fabricadas únicamente con carbono, hidrógeno, oxígeno, flúor y nitrógeno, sin necesidad de materiales raros ni costosos— actúan simultáneamente como almacén de energía y como filtro óptico y agente refrigerante para la célula solar. Al absorber los fotones de alta energía como la luz ultravioleta, que son los que menos aprovechan las células de silicio, las moléculas se transforman químicamente y guardan esa energía para usarla después. El resultado es que la célula solar trabaja a temperaturas más frías y es más eficiente. Además, el excedente energético no se desperdicia, sino que se almacena.
Fuente: El Confidencial
