Un equipo de investigadores suizos está experimentando con la energía solar como fuente de calor. Al realizar un estudio sobre el cuarzo sintético, lograron captar la energía solar y alcanzar temperaturas superiores a los 1.000 °C (1.832 °F), demostrando su viabilidad como energía alternativa para industrias con alta demanda energética.
La energía solar como fuente de calor
Una de las ideas de las personas es que asocian la energía únicamente con la electricidad, cuando la realidad es otra, pues cerca de la mitad de la energía consumida globalmente se utiliza en forma de calor, es lo que opina Emiliano Casati de ETH Zurich, Suiza.
Según Casati, la producción de materiales como el vidrio, el acero, el cemento y la cerámica (indispensables para la infraestructura moderna), requieren temperaturas que superan los 1.000 °C para su fabricación y utilizan combustibles fósiles para alcanzar altas temperaturas.
Estas industrias representan aproximadamente el 25% del consumo energético global. Algunos investigadores han explorado el uso de receptores solares, que concentran calor mediante miles de espejos que siguen al sol, como alternativa limpia. Sin embargo, esta tecnología enfrenta desafíos para transferir eficientemente la energía solar a temperaturas superiores a los 1.000 °C.
La búsqueda de la eficiencia en la energía solar
Casati y su equipo utilizaron materiales semitransparentes como el cuarzo, capaces de atrapar la luz solar, mediante el efecto de trampa térmica. Entonces, lograron diseñar un dispositivo de captura térmica compuesto por una varilla de cuarzo sintético y un disco de silicio opaco como absorbente de energía.
Al exponer el dispositivo a un flujo de energía comparable a los 136 soles, la placa absorbente alcanzó los 1.050 °C (1.922 °F), mientras que el otro extremo de la varilla de cuarzo se mantuvo a 600 °C (1.112 °F). Un punto de Casati en previas investigaciones, demostraba que habían logrado el efecto de trampa térmica hasta los 170 °C (338 °F). Dicho estudio, confirmó que la captura solar térmica es efectiva y logra alcanzar los 1.000 °C, una temperatura óptima para aplicaciones industriales reales.
También el equipo simuló la eficiencia de captura térmica del cuarzo, bajo diversas condiciones, usando un modelo de transferencia de calor. Este modelo mostró que la captura térmica puede alcanzar la temperatura deseada con menores concentraciones de luz solar y mantener el mismo rendimiento. Además. Este modelo logra una mayor eficiencia térmica para la misma concentración.
Aplicaciones del modelo de captura térmica del cuarzo
Por ejemplo, un receptor de última generación sin blindaje tiene una eficiencia del 40% a 1.200 °C con una concentración de 500 soles. En cambio, un receptor blindado con 300 mm de cuarzo logra una eficiencia del 70% a la misma temperatura y concentración. El receptor sin blindaje necesita al menos 1.000 soles de concentración para un rendimiento similar.
Ahora, el equipo de investigación de ETH Zurich se enfoca en optimizar el efecto de captura térmica y explorar nuevas aplicaciones para este método. Hasta ahora, los resultados han sido prometedores. Al investigar otros materiales, como diferentes fluidos y gases, han logrado alcanzar temperaturas aún más altas. Además, la capacidad de estos materiales semitransparentes para absorber radiación no se limita únicamente a la energía solar.
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Fuente: cell.com
Foto: Shutterstock
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