Muchos procesos de producción requieren de temperaturas superiores a los mil grados, para lo que se usan combustibles fósiles, pero un nuevo estudio ha logrado generar ese calor a través de la energía solar.
De momento, se trata solo de una prueba de concepto, es decir, un ensayo para probar la viabilidad de la técnica, y en este caso demuestra el papel potencial del método en el suministro de energía limpia para industrias intensivas en carbono, según los autores del estudio que publica Device.
El equipo, encabezado por la Escuela Politécnica Federal de Zúrich (ETH) usó cuarzo sintético para atrapar la energía solar a temperaturas superiores a los mil grados.
Materiales de uso esencial como el vidrio, el acero o la cerámica exigen temperaturas por encima de los mil grados y dependen en gran media de la quema de combustibles fósiles para obtener calor. Esas industrias representan alrededor del 25% del consumo mundial de energía, recuerda la publicación.
En este caso, los investigadores exploraron una alternativa de energía limpia utilizando receptores solares, que concentran y generan calor con miles de espejos de seguimiento solar, aunque tiene dificultades para transferir eficazmente la energía solar por encima de los mil grados.
“Para hacer frente al cambio climático, tenemos que descarbonizar la energía en general” y aunque “la gente tiende a pensar solo en la electricidad como energía, en realidad, cerca de la mitad de la energía se utiliza en forma de calor”, explicó Emiliano Casati, uno de los firmantes del estudio.
Para aumentar la eficiencia de los receptores solares, el equipo recurrió a materiales semitransparentes como el cuarzo, que pueden atrapar la luz solar, un fenómeno denominado efecto de trampa térmica.
Así crearon un dispositivo de captura térmica fijando una varilla de cuarzo sintético a un disco de silicio opaco, el cual era el encargado de absorber la energía.
Cuando expusieron el dispositivo a un flujo de energía equivalente a la luz procedente de 136 soles, la placa absorbente alcanzó los 1,050 grados, mientras el otro extremo de la varilla de cuarzo permaneció a 600.
Casati destacó que este trabajo certifica que el atrapamiento térmico solar funciona no solo a bajas temperaturas, sino muy por encima de los 1,000 grados, algo “crucial para demostrar su potencial en aplicaciones industriales del mundo real”.
Utilizando un modelo de transferencia de calor, el equipo también simuló la eficacia del atrapamiento térmico del cuarzo en diferentes condiciones. El modelo demostró que alcanza la temperatura objetivo a concentraciones más bajas con el mismo rendimiento o con una mayor eficiencia térmica a igualdad de concentración.
El equipo está optimizando ahora el efecto de captura térmica e investigando nuevas aplicaciones para el método, además de explorar otros materiales como distintos fluidos y gases, que puedan alcanzar temperaturas más elevadas.
La energía solar está fácilmente disponible y la tecnología ya está aquí, “para motivar realmente la adopción industrial, tenemos que demostrar la viabilidad económica y las ventajas de esta tecnología a escala”, dijo el investigador.
