El sistema de energía MOST funciona de manera circular. Primero, el líquido captura la energía de la luz solar, en un colector solar térmico en la azotea de un edificio. Luego se almacena a temperatura ambiente, conduciendo a pérdidas de energía mínimas. Cuando se necesita la energía, se puede extraer a través del catalizador para que el líquido se caliente. Se prevé que esta calidez se pueda utilizar en, por ejemplo, sistemas de calefacción domésticos, después de lo cual, el líquido se puede enviar de regreso al techo para recolectar más energía, todo completamente libre de emisiones, y sin dañar las moléculas. Crédito:Yen Strandqvist / Universidad Tecnológica de Chalmers
Un grupo de investigación de la Universidad Tecnológica de Chalmers, Suecia, ha dado grandes pasos hacia el desarrollo de una molécula especialmente diseñada que puede almacenar energía solar para su uso posterior. Estos avances se han presentado en cuatro artículos científicos, la aparición más reciente en Ciencias de la energía y el medio ambiente .
Hace alrededor de un año, el equipo de investigación presentó una molécula que era capaz de almacenar energía solar. La molécula, hecho de carbono, hidrógeno y nitrógeno, tiene la propiedad única de que cuando es golpeado por la luz solar, se transforma en un isómero rico en energía, una molécula que consta de los mismos átomos, pero unidos de una manera diferente.
Este isómero se puede almacenar para usarlo cuando esa energía se necesite posteriormente, por ejemplo, de noche o en invierno. Está en forma líquida y está adaptado para su uso en un sistema de energía solar, que los investigadores denominan sistema de Almacenamiento de Energía Solar Térmica Molecular (MOST). En el año pasado, los investigadores han logrado grandes avances en el desarrollo de MOST.
El grupo de investigación desarrolló un catalizador para controlar la liberación de la energía almacenada. El catalizador actúa como filtro, por donde fluye el líquido, creando una reacción que calienta el líquido en 63 grados centígrados. Si el líquido tiene una temperatura de 20 grados C cuando se bombea a través del filtro, sale por el otro lado a 83 grados C. Al mismo tiempo, devuelve la molécula a su forma original, para que luego se pueda reutilizar en el sistema de calentamiento.
"La energía de este isómero ahora se puede almacenar hasta por 18 años. Y cuando extraemos la energía y la usamos, obtenemos un aumento de calidez mayor de lo que nos atrevíamos a esperar, "dice el líder del equipo de investigación, Kasper Moth-Poulsen, profesor del Departamento de Química e Ingeniería Química.
El profesor Kasper Moth-Poulsen en el colector solar térmico, situado en la azotea del edificio MC2 en la Universidad Tecnológica de Chalmers. Crédito:Johan Bodell / Universidad Tecnológica de Chalmers
Durante el mismo período, los investigadores también aprendieron a mejorar el diseño de la molécula para aumentar su capacidad de almacenamiento de modo que el isómero pueda almacenar energía hasta por 18 años. Esta fue una mejora crucial, ya que el enfoque del proyecto es principalmente el almacenamiento de energía química. Es más, el sistema dependía anteriormente del uso del químico inflamable tolueno. Pero ahora, los investigadores han encontrado una manera de eliminar el tolueno potencialmente peligroso y, en su lugar, utilizar solo la molécula de almacenamiento de energía.
Estos avances significan que el sistema MOST ahora funciona de manera circular. Primero, el líquido captura la energía de la luz solar, en un colector solar térmico en la azotea de un edificio. Luego se almacena a temperatura ambiente, conduciendo a una mínima pérdida de energía. Cuando se necesita la energía, se puede extraer a través del catalizador para que el líquido se caliente. Se prevé que este calor se pueda utilizar en los sistemas de calefacción domésticos, después de lo cual el líquido se puede enviar de regreso al techo para recolectar más energía, todo completamente libre de emisiones, y sin dañar la molécula.
"Hemos logrado muchos avances cruciales recientemente, y hoy, tenemos un sistema de energía libre de emisiones que funciona todo el año, "dice Kasper Moth-Poulsen.
El profesor Kasper Moth-Poulsen sosteniendo un tubo que contiene el catalizador, frente a la configuración de vacío ultra alto que se utilizó para medir el gradiente de liberación de calor en el sistema de almacenamiento de energía térmica solar molecular. Crédito:Johan Bodell / Universidad Tecnológica de Chalmers
El colector solar térmico es un reflector cóncavo con un tubo en el centro. Sigue la trayectoria del sol a través del cielo y funciona de la misma manera que una antena parabólica. enfocando los rayos del sol en el punto donde el líquido pasa por la tubería. Incluso es posible agregar una tubería adicional con agua normal para combinar el sistema con el calentamiento de agua convencional.
Los próximos pasos para los investigadores son combinar todo en un sistema coherente. "Queda mucho por hacer. Acabamos de hacer que el sistema funcione. Ahora tenemos que asegurarnos de que todo esté diseñado de manera óptima, "dice Kasper Moth-Poulsen. El grupo está satisfecho con las capacidades de almacenamiento, pero se podría extraer más energía, Kasper cree. Espera que el grupo de investigación logre en breve un aumento de temperatura de al menos 110 grados centígrados y cree que la tecnología podría estar en uso comercial dentro de 10 años.
