Aprovechar el calor indirecto generado por las células fotovoltaicas para almacenarlo y producir energía según los principios de la energía solar termal.
La Agencia de Proyectos de Investigación Avanzados de Energía del Gobierno de EE.UU, conocida por sus siglas en inglés ARPA-E, ha demostrado la viabilidad de la energía solar híbrida, para mejorar la eficiencia de la energía solar convencional mediante la combinación de las prestaciones de dos tecnologías solares distintas.
La agencia estatal ha invertido un total de 30 millones de dólares –unos 23 millones de euros– en varios proyectos de investigación para intentar integrar los aspectos positivos de la energía fotovoltaica con la tecnología solar termal, con el objetivo de crear una energía solar híbrida más eficiente y sostenible capaz de producir energía las 24 horas del día e incluso cuando está nublado.
El problema actual de la energía solar pasa por mejorar la eficiencia de esta tecnología para el almacenamiento de los excedentes de producción de electricidad. La energía solar termal, basada en la concentración de luz solar para calentar agua y generar el vapor necesario para activar las turbinas de producción de electricidad, puede ser una solución. Pero a pesar de que puede almacenar energía manteniendo el calor guardado en contenedores aislados, su coste de implantación duplica al de la energía solar.
Según las investigaciones llevadas a cabo por ARPA-E, la solución para mejorar la eficiencia de las energías renovables basadas en la luz solar pasa por combinar diferentes tipologías de captación, para obtener un sistema de energía solar híbrido. Algunos sistemas basados en la concentración de luz solar sobre células solares de alta eficiencia generan calor que se extrae y se disipa en la atmósfera rápidamente. Uno de los retos planteados por los investigadores es conseguir captar y almacenar ese calor residual para seguir generando energía en situaciones de baja productividad como días nublados o durante la noche. Pero esta posibilidad requiere la búsqueda de nuevas células más resistentes que operen a temperaturas de servicio por encima de lo normal sin ser dañadas.
Otra opción estudiada por los investigadores de ARPA-E consiste en dividir el espectro solar, basándose en la capacidad de las células solares de convertir determinadas longitudes de onda en electricidad. De forma que será posible redirigir aquellas longitudes de onda residuales para calentar agua y producir vapor de agua, según los principios de la energía solar termal. Todd Otanicar, profesor de ingeniería mecánica de la Universidad de Tulsa en EE.UU está trabajando en esta línea.
El profesor Todd Otanicar está desarrollando un sistema híbrido basado en un fluido traslúcido con nanopartículas en suspensión que absorben determinadas longitudes de onda y permiten el paso de otras a través de la célula solar. Al absorber la luz del sol, estas nanopartículas en suspensión se calientan permitiendo la generación de vapor de agua por transferencia de calor. En definitiva, se trata de combinar las prestaciones de la energía solar con los principios de la energía solar termal, para producir energía de forma continuada y sostenible.
Otra de las líneas de investigación de ARPA-E se propone evaluar la posible financiación de tecnologías de almacenaje de excedentes que utilicen el calor o la electricidad. Por ejemplo, en el aporte de calor en los procesos de electrólisis para abaratar los costes de producción de hidrógeno por división de moléculas de agua, o para colaborar como catalizador en otras reacciones electroquímicas como en la producción de combustibles líquidos.
No obstante, algunas empresas ya reutilizan el calor residual de los paneles solares convencionales para calentar agua, colocando tubos detrás de ellos y bombeando agua a través de los mismos. Aunque no es un sistema demasiado eficiente, es una forma inteligente de reutilizar los excedentes de calor y electricidad para producir energía sostenible de forma indirecta.
Imágenes | vía Flickr por Black Rock Solar y thetimchannel
