Crean un dispositivo híbrido único para generar electricidad y almacenar energía térmica
Universitat Politècnica de Catalunya
Un equipo liderado por la UPC combina por primera vez el almacenamiento de energía solar térmica molecular con energía fotovoltaica basada en silicio, en un dispositivo
Helen Hölzel trabajando en el laboratorio MOST de la UPC
Un equipo de investigación internacional liderado por la Universidad Politécnica de Cataluña - BarcelonaTech (UPC) ha creado un dispositivo híbrido en el que se combina por primera vez el almacenamiento de energía solar térmica molecular con energía fotovoltaica basada en silicio. Consigue una eficiencia energética de almacenamiento récord de un 2,3% y hasta el 14,9% de aprovechamiento total de la energía solar.
La energía solar fotovoltaica se ha convertido en una de las fuentes renovables más importantes para la producción de electricidad en el contexto de transición energética, pero todavía presenta ciertos desafíos por la producción solar intermitente y la fluctuante demanda de energía. Por eso, se necesitan sistemas de almacenamiento eficientes que permitan tener energía disponible cuando crece la demanda. Sin embargo, estas tecnologías todavía no tienen un rendimiento óptimo, sobre todo por el calentamiento que experimentan, lo que influye en la producción de energía y la durabilidad de los sistemas fotovoltaicos. Por otra parte, las actuales tecnologías de almacenamiento, como las baterías, dependen de materiales no sostenibles.
Mejoras en la eficiencia energética
Ahora, un equipo de investigación internacional liderado por el profesor ICREA Kasper Moth-Poulsen, investigador de la Escuela de Ingeniería de Barcelona Este (EEBE) de la UPC, ha creado una tecnología que da respuesta a estos dos retos. Se trata del primer dispositivo híbrido que combina una célula solar de silicio con un sistema innovador de almacenamiento térmico molecular (MOST, por sus siglas en inglés de MOlecular Solar Thermal Energy Storage Systems). Los resultados de la investigación se han publicado recientemente en la revista científica Joule.
El sistema MOST está formado por moléculas orgánicas que, cuando son irradiadas con fotones de alta energía, como la luz ultravioleta, experimentan una transformación química y almacenan esa energía para su posterior uso. Como particularidad del sistema, estas moléculas también proporcionan refrigeración a la célula fotovoltaica al actuar como filtro óptico y bloquear los fotones que normalmente causarían calentamiento y reducirían la eficiencia del sistema. De esta forma, el dispositivo permite tanto generar electricidad como energía química almacenada. A diferencia de otras tecnologías que dependen de materiales escasos, el sistema MOST utiliza elementos comunes como el carbono, el hidrógeno, el oxígeno, el nitrógeno y el flúor, por lo que ofrece una alternativa de almacenamiento de energía más sostenible .
Equipo investigador de la UPC liderado por Kasper Moth-Poulsen (segundo por la izquierda)
Con el nuevo dispositivo se logra mejorar la eficiencia energética de forma significativa. En las pruebas experimentales se ha logrado una eficiencia récord de almacenamiento de energía solar térmica molecular del 2,3%. La integración de este sistema híbrido permite también una reducción de la temperatura de la celda fotovoltaica de hasta 8°C, con lo que se reducen las pérdidas energéticas por calor, con un aumento de la eficiencia del 12,6% de la fotovoltaica. El dispositivo combinado funciona con una eficiencia de utilización solar de hasta el 14,9%, una cifra que representa una mejora respecto a los dos sistemas solares híbridos cuando funcionan de forma independiente.
La combinación de energía fotovoltaica con almacenamiento térmico molecular no sólo permitirá mejorar la eficiencia energética, sino que también contribuirá a reducir la dependencia de los combustibles fósiles y minimizar el impacto ambiental asociado a otras formas de almacenamiento de energía, como las baterías basadas en materiales escasos y contaminantes. Con este dispositivo híbrido, se prevé poder dar respuesta a la creciente demanda de energía limpia y de almacenamiento eficiente, un paso más hacia la transición energética.
El dispositivo se ha desarrollado en el marco de dos proyectos financiados por la UE. Además de la UPC, han participado en la investigación investigadores e investigadoras de la Universidad Cambridge, Reino Unido; la Universidad Chalmers de Tecnología, de Suecia; y el Instituto de Ciencia de Materiales de Barcelona (ICMAB-CSIC), entre otros.