Alumbrar el camino hacia una revolución de la energía solar
Un grupo de investigadores españoles y estadounidenses cree haber identificado un material que, en el futuro, podría proporcionar energía solar a cualquier hora del día o la noche a un coste más bajo que las tecnologías de pilas eléctricas. Con el apoyo de una beca Marie Skłodowska-Curie, la investigadora Emanuela Mastronardo examinó veinticuatro perovskitas, que son materiales con la misma estructura cristalina que el óxido mineral de titanio y calcio. Tras seleccionar una como mejor candidata para almacenar energía solar a temperaturas altas, probó con éxito este material en un reactor a escala de laboratorio. «Los resultados son increíblemente alentadores», afirma Mastronardo, a quien Juan M. Coronado supervisó durante el proyecto SESPer en el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC). Colaboró en la redacción de un documento publicado en «Journal of Materials Chemistry A» para compartir sus resultados. Mastronardo decidió centrase en las perovskitas porque cree que son esenciales para crear una nueva generación de centrales de energía solar concentrada (ESC) que transformarán el calor en electricidad de forma más eficiente y almacenarán y suministrarán energía bajo demanda cuando no haya sol mediante sistemas de almacenamiento de calor. «Es necesario diseñar sistemas que almacenen calor a altas temperaturas», explica. «Las perovskitas son perfectas para funcionar en las condiciones de esas futuras centrales debido a su estabilidad térmica y su respuesta rápida».
Muestreo de la corteza de la Tierra
Hasta ahora, la mayor parte de las investigaciones sobre los tipos de perovskitas se ha centrado en las que contienen tierras raras, lo que las convierte en candidatas caras para usar a gran escala. Por esta razón, Mastronardo y su equipo de cinco investigadores decidieron estudiar elementos que abundan en la corteza terrestre y descubrieron una combinación adecuada de calcio, hierro y manganeso. Los investigadores midieron su capacidad para almacenar calor usando 500 mg y, a continuación, probaron unos 50 g del material en el reactor. «Las pruebas en el reactor a escala de laboratorio lograron un gran éxito», comenta Coronado. «El material demostró la misma capacidad para almacenar energía cuando funciona a escala de gramos en un reactor más realista que cuando se mide a una escala mucho menor en los ensayos iniciales para determinar las propiedades termodinámicas». «Esto resulta muy prometedor para el futuro diseño y desarrollo de centrales solares», añade.
El poder del almacenamiento termoquímico
La financiación europea permitió al equipo de especialistas del CSIC que trabajaba en el almacenamiento termoquímico (TCS, por sus siglas en inglés) de calor colaborar con ingenieros solares del Instituto IMDEA Energía (España) y de la Universidad del Noroeste (Estados Unidos), lo que aportó los conocimientos especializados y el equipo necesarios para desarrollar las perovskitas. El siguiente paso para usar comercialmente la perovskita identificada en centrales solares sería continuar probándola en aplicaciones reales usando cientos de gramos y, después, toneladas de material. Sería necesario probar la estabilidad del material para ver si puede soportar más de mil ciclos, ya que ha soportado ochenta horas en el marco del proyecto SESPer. Con todo, Mastronardo y Coronado ya están convencidos de que el material tiene la capacidad de ofrecer sistemas de TCS mucho más potentes al mercado, lo que revolucionaría el sector energético. «Esperamos que esta tecnología llegue al mercado en el próximo decenio», añade Coronado. «Los sistemas de TCS contribuirían enormemente a los objetivos ecológicos de Europa, puesto que conseguirían que la energía solar estuviese disponible en cualquier momento y por un coste menor al de las tecnologías de pilas eléctricas».
Palabras clave
SESPer, sistemas de almacenamiento de calor, energía solar concentrada, perovskitas, energía bajo demanda
