Progresos del almacenamiento de energía solar en fluidos

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• 14/11/2018

Los colectores solares a menudo cumulan durante el día y en verano más energía de la que se necesita. De noche y en invierno ocurre al revés. Por eso se está investigando intensamente en tecnologías de almacenamiento del calor o de la corriente eléctrica que no sean costosas, que tengan pocas pérdidas y que duren largo tiempo. Una de las ideas al respecto, conocida desde hace años, es la que lleva el nombre de MOST (Almacenamiento Molecular de la Energía Solar Térmica): unas moléculas que modifiquen su estructura al recibir energía y que en su nueva forma liberen en cuanto se desee, puntualmente, la energía que adquirieron. Sin embargo, no se había encontrado alguna que tuviese todas las propiedades queridas y necesarias. Ahora, un equipo sueco cree haber dado dos pasos importantes tras años de desarrollo de su invención: en Energy and Environmental Sciences describen su variante más reciente de un isómero que almacena energía, que guarda la energía solar durante decenios y que la libera en cuanto se aprieta un botón.

El mecanismo de la reacción química se basa en la isomerización dependiente de la energía de un sistema químico de anillo, relativamente complejo, en concreto una molécula de norbornadieno. Si incide luz solar sobre esta, la energía se almacena en una forma cíclica de cuadraciclano energéticamente inestable. La energía, pues, se guarda en la forma de una energía de enlace químico. El norbornadieno ya se investigó como almacenador de energía en la década de 1970, pero por entonces no se encontró una forma suficientemente estable para el día a día. La molécula ahora ideada cumple ese deseo: devuelve la energía, pasados incluso unos años, cuando un catalizador de cobalto especial acelera la reacción inversa. El calor que el sistema aporta genera una subida de temperatura de hasta 63 grados, escriben Kasper Moth-Poulsen, de la Universidad Chalmers de Tecnología, y sus colaboradores. La densidad de energía almacenada puede ser de hasta unos 111 watios-hora por kilogramo, apenas menos que en un acumulador de iones de litio actual. Una versión más optimizada podría almacenar al final alrededor del doble de la energía que las baterías Powerwall de Tesla, afirman con optimismo los investigadores.

Con la solución de norbornadieno se podrían construir ya prototipos de almacenadores de energía útiles para la vida diaria, como han demostrado los investigadores en el tejado de su instituto. Activan su mezcla molecular en un circuito cerrado con colectores que captan la radiación solar, almacenan a temperatura ambiente las moléculas excitadas sin sufrir pérdidas de energía durante largo tiempo y utilizan el calor químico generado tras el paso por el catalizador para calentar.

No obstante, harán falta algunos años más de tanteos para enmendar los inconvenientes del sistema. Así, la variante utilizada de la molécula solo reacciona con la luz de longitudes de onda cortas (azules, ultravioletas), con lo que se pierde la parte del león de la luz solar. Una variante que absorbe mejor el rojo almacena por ahora, pese a ello, demasiada poca energía. La molécula elegida tiene ciertamente ventajas sobre las alternativas (por ejemplo, no es tan inflamable como el tolueno), pero no está claro todavía el coste del proceso y si realmente es posible aplicarlo a escalas mayores. Pues aunque la mezcla de norbornadieno es utilizable durante años sin pérdidas, primero hay que sintetizarla mediante un costoso proceso químico en grandes cantidades.

Jan Osterkamp / spektrum.de

Artículo traducido y adaptado por Investigación y Ciencia con permiso de Spektrum der Wissenschaft.

Referencia: «Macroscopic heat release in a molecular solar
thermal energy storage system», de Zhihang Wang et al. en Energy and enviromental Sciences (2018).