Almacenamiento de energía solar en forma de calor en moléculas sintéticas para futuros sistemas de acumulación de energía

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Científicos de la Universidad Goethe de Alemania investigan el potencial del almacenamiento molecular de energía solar térmica, un método de alta capacidad para almacenar energía solar.

El almacenamiento molecular de energía solar térmica consiste en un gran número de moléculas creadas sintéticamente que, juntas, almacenan la energía del sol y funcionan como una «batería de calor».

Las moléculas contienen principalmente carbono, oxígeno, nitrógeno e hidrógeno. No necesitan tierras raras, metales pesados ni plástico.

Aunque aún se encuentra en las primeras fases de desarrollo, los científicos creen que el método podría ser más eficaz que los sistemas convencionales de almacenamiento térmico de calor, que han utilizado materiales como roca volcánica, arena, sales fundidas y aluminio. Las primeras pruebas de comparación directa con estos materiales han arrojado resultados positivos.

Según Josef Wachtveitl, uno de los científicos de la Universidad Goethe que participa en el grupo de investigación, «todos los pasos -conversión, almacenamiento y liberación de energía- están unidos en una sola molécula», por lo que el proceso es bastante sencillo.

Cuando las moléculas entran en contacto con la luz solar, su estructura cambia. Esto se denomina reacción fotoinducida. La luz hace que las moléculas absorban energía, que liberan más tarde al volver a su estado original lejos de la luz solar.

En la actualidad, los investigadores estudian tres moléculas diferentes, a las que denominan fotointerruptores. Se trata de norbornadienos, azaborinas y azobencenos, todas ellas creadas en laboratorio. Cuando se exponen a la luz, las tres cambian de su estado básico a un estado de almacenamiento de mayor energía, lo que modifica su estructura molecular y, en algunos casos, su color.

Como el calor se almacena directamente, no hay procesos de conversión, como convertir la electricidad en calor. Esto significa que las pérdidas que de otro modo se producen durante cualquier conversión de energía están ausentes, lo que hace que el proceso sea más eficiente que el sistema térmico solar medio, dicen los científicos.

El nuevo método permite «mucha más flexibilidad para almacenar el calor solar», afirma Wachtveitl. Destacó su capacidad para almacenar calor durante más tiempo y liberarlo a demanda -como un interruptor- en comparación con los sistemas térmicos normales.

Los científicos aún están ajustando algunas de las características de las moléculas y varias universidades alemanas participan en la puesta a punto del proceso para que, con el tiempo, pueda arrojar resultados más cuantificables. Al proyecto le quedan unos cuantos años de desarrollo. Comenzó en 2023 y concluirá en 2027, y recibe una financiación total de unos 4,8 millones de euros (5 millones de dólares) de la Fundación Alemana de Investigación.

Actualmente, sin embargo, el método está empezando a probarse en un entorno real. Por ejemplo, las moléculas se colocan en superficies de cristal destinadas a convertirse más adelante en ventanas. Las moléculas del cristal pueden almacenar energía durante el día y liberarla de nuevo por la noche. También se están desarrollando moléculas que puedan bombearse en un ciclo cerrado. Podrían instalarse como paneles en los tejados, donde el sol las induciría a pasar a su estado de almacenamiento.

Según los científicos, los sistemas de almacenamiento que utilizan moléculas pueden emplearse en coches, casas, fábricas e incluso en cobertizos para animales. Como sólo utilizan moléculas, los sistemas son descentralizados y no se necesitan grandes plantas de producción.

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