Los científicos generan calor a más de 1.000 grados Celsius con energía solar usando cuarzo en lugar de combustibles fósiles
En lugar de quemar combustibles fósiles para fundir acero y cocer cemento, unos investigadores suizos quieren utilizar el calor del sol. El estudio de prueba de concepto, publicado el 15 de mayo en la revista Device, utiliza cuarzo sintético para atrapar la energía solar a temperaturas superiores a 1.000 °C, lo que demuestra el papel potencial del método en el suministro de energía limpia para industrias intensivas en carbono.
«Para hacer frente al cambio climático, tenemos que descarbonizar la energía en general», afirma el autor Emiliano Casati, de la ETH de Zúrich (Suiza). «La gente tiende a pensar sólo en la electricidad como energía, pero en realidad, cerca de la mitad de la energía se utiliza en forma de calor».
El vidrio, el acero, el cemento y la cerámica están en el corazón mismo de la civilización moderna, esenciales para construir desde motores de automóvil hasta rascacielos. Sin embargo, la fabricación de estos materiales exige temperaturas superiores a 1.000°C y depende en gran medida de la quema de combustibles fósiles para obtener calor. Estas industrias representan alrededor del 25% del consumo mundial de energía. Los investigadores han explorado una alternativa de energía limpia utilizando receptores solares, que concentran y generan calor con miles de espejos de seguimiento solar. Sin embargo, esta tecnología tiene dificultades para transferir eficientemente la energía solar por encima de los 1.000 °C.
Para aumentar la eficiencia de los receptores solares, Casati recurrió a materiales semitransparentes como el cuarzo, que pueden atrapar la luz solar, un fenómeno denominado efecto de trampa térmica. El equipo creó un dispositivo de captura térmica fijando una varilla de cuarzo sintético a un disco de silicio opaco como absorbedor de energía. Cuando expusieron el dispositivo a un flujo de energía equivalente a la luz procedente de 136 soles, la placa absorbente alcanzó los 1.050 °C, mientras que el otro extremo de la varilla de cuarzo permaneció a 600 °C.
«Investigaciones anteriores sólo habían conseguido demostrar el efecto de trampa térmica hasta los 170°C», afirma Casati. «Nuestra investigación demostró que el atrapamiento térmico solar funciona no sólo a bajas temperaturas, sino muy por encima de los 1.000°C. Esto es crucial para demostrar su potencial en aplicaciones industriales del mundo real».
Utilizando un modelo de transferencia de calor, el equipo también simuló la eficacia del atrapamiento térmico del cuarzo en diferentes condiciones. El modelo demostró que el atrapamiento térmico alcanza la temperatura objetivo a concentraciones más bajas con el mismo rendimiento, o con mayor eficiencia térmica a igual concentración. Por ejemplo, un receptor de última generación (sin blindaje) tiene una eficiencia del 40% a 1.200°C, con una concentración de 500 soles. El receptor blindado con 300 mm de cuarzo alcanza una eficacia del 70% a la misma temperatura y concentración. El receptor sin blindaje requiere al menos 1.000 soles de concentración para obtener un rendimiento comparable.
Casati y sus colegas están optimizando el efecto de captura térmica e investigando nuevas aplicaciones para el método. Hasta ahora, sus investigaciones han sido prometedoras. Explorando otros materiales, como distintos fluidos y gases, pudieron alcanzar temperaturas aún más elevadas. El equipo también observó que la capacidad de estos materiales semitransparentes para absorber la luz o la radiación no se limita a la radiación solar.
«La cuestión energética es una piedra angular para la supervivencia de nuestra sociedad», afirma Casati. «La energía solar está fácilmente disponible y la tecnología ya está aquí. Para motivar realmente la adopción por parte de la industria, tenemos que demostrar la viabilidad económica y las ventajas de esta tecnología a escala».
REFERENCIA
Solar thermal trapping at 1,000°C and above
Foto: El componente principal de la trampa térmica es un cilindro de cuarzo. En los experimentos, alcanzó una temperatura de 1.050 grados Celsius y brilló con este calor. (Fotografía: ETH Zúrich / Emiliano Casati).
Ojalá lo consigan para tantísimas cosas, como por ejempo para la fabricación de molinos de viento o placas solares, esas dos mal llamadas energías renovables, que son fósiles realmente, ya que para ponerlas en marcha (*) y poder captar el viento o el el calor del sol, emiten bastantes más gases =más calentamiento, que si se hubiera empleado petróleo para obtener la misma cantidad de energía, dato fundamental que omiten el 98% de las informaciones al respecto, lo que no deja de ser uns estafa monumental, con objeto de mantener la ignorancia del alcance del colapso energético, o sea, del sistema económico capitalista.
(*) Un mero ejemplo es que se trata el sílice calentando carbón hasta los 3.000ºC