El calor residual no es cool, dicen científicos estadounidenses

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Cómo aprovechar el exceso de calor que generan los paneles solares junto con la electricidad es una cuestión cada vez más importante para la industria.

En la mayoría de las instalaciones fotovoltaicas, el calor no se utiliza para ningún fin y reduce la producción de energía y la estabilidad del rendimiento a largo plazo, aunque investigadores de Arabia Saudí han hecho público esta semana un dispositivo que puede utilizarlo para alimentar la destilación de agua sin obstaculizar los niveles de generación.

El calor residual es también un problema, y un equipo de la Universidad de Utah cree haber encontrado una manera de reducir los límites de la generación termoeléctrica citando estimaciones de hasta dos tercios de la energía consumida anualmente en los EE.UU. se desperdicia como calor.

Existen diferentes estrategias para hacer frente a este tipo de calor residual, la mayoría aún en fase de investigación. Una posibilidad es la generación termoeléctrica, que puede producir electricidad a partir de diferencias de temperatura. Se creía que un límite teórico para el proceso -el límite de cuerpo negro propuesto por Max Planck hace más de un siglo- limitaba su utilidad. Sin embargo, varios estudios realizados en los últimos años han encontrado formas de sortear el límite del cuerpo negro para lograr mayores tasas de transferencia de energía térmica.

Un gran avance

La última investigación de este tipo proviene de la Universidad de Utah. En el artículo “A near-field radiative heat transfer device”, publicado en Nature Nanotechnology, los científicos describen un chip de 5×5 mm compuesto por dos obleas de silicio separadas por menos de 100 nanómetros. Con el chip en el vacío, una de las superficies se calienta y la otra se enfría, generando electricidad a partir del flujo de calor.

Encontrar una forma de separar las superficies de silicio con menos de una milésima parte del grosor del cabello humano sin tocarlo fue la clave para el desarrollo del dispositivo. “Ningún cuerpo puede emitir más radiación que el límite del cuerpo negro”, dijo Mathieu Francouer, profesor asociado de ingeniería mecánica de la Universidad de Utah. “Pero cuando vamos a la nanoescala, sí se puede”.

Según Francouer, un dispositivo de este tipo podría canalizar la electricidad generada en un electrodméstico y aumentar la vida útil de la batería de un ordenador portátil o dispositivo similar hasta en un 50%. En las instalaciones solares, el chip podría aumentar la producción del sistema convirtiendo el calor de la luz solar en electricidad y manteniendo la temperatura de funcionamiento del sistema más baja, lo que evitaría su degradación.

“Pones el calor de nuevo en el sistema como electricidad”, dijo el profesor asociado. “Ahora mismo, lo estamos tirando a la atmósfera. Supone que tu habitación se caliente, por ejemplo, y luego tengas que usar el aire acondicionado para enfriarla, lo que desperdicia más energía”.