El crecimiento de la energía solar sigue imparable en España. Según los datos más recientes de Red Eléctrica Española, en octubre se superó el máximo histórico de energía fotovoltaica (37.551 GWh) logrado el año pasado, con un aumento del 19% respecto al mismo periodo (enero-octubre) del año anterior. Y ese impulso continúa pese a los inconvenientes de las placas solares, que pese a numerosos avances tecnológicos, como el sistema español para que generen hasta un 80% más de energía a lo largo del año, siguen siendo inapaces de solventar la intermitencia en la producción y de almacenar el sobrante durante largos períodos de tiempo.

Eso, en un contexto en el que aproximadamente el 50% del consumo mundial de energía se destina a la calefacción, según la Agencia Internacional de la Energía (AIE), implica desaprovechar una fuente de energía limpia, más allá de soluciones como los módulos solares para calefacción, que actúan a corto plazo. El último avance en ese sentido proviene de Alemania, donde un equipo de investigadores de la Universidad Johannes Gutenberg de Maguncia (JGU) y la Universidad de Siegen ha descubierto un nuevo método para el almacenamiento de energía química en las propias placas solares, comparable al de las baterías convencionales de iones de litio.

En un artículo publicado en Angewandte Chemie International Edition, el profesor Heiko Ihmels y sus colaboradores detallan sus avances en el terreno de los fotoconmutadores, moléculas especializadas en absorber la energía solar y liberarla posteriormente en forma de calor. Frente a otras soluciones previas, limitadas en su rendimiento por la dificultad para equilibrar la absorción de la luz y la capacidad de almacenamiento, su trabajo resuelve el problema con un compuesto encargado de mejorar la captura indirecta de la luz.

Generación y almacenamiento

Este tipo de paneles solares, en los que también están trabajando investigadores españoles, se denominan MOST (siglas en inglés de almacenamiento de energía solar térmica molecular). Lo que se intenta es almacenar la energía del Sol en forma de enlaces químicos, para aumentar a semanas y hasta meses el tiempo que se puede almacenar para después liberarse a demanda.

Es un sistema revolucionario, que permitiría solventar las principales desventajas de los paneles fotovoltaicos, dependientes de la luz solar para producir energía, y añadir además la capacidad de calentar el agua para los conductos de calefacción. A pesar de su gran potencial, hasta la fecha estos paneles experimentales sólo se activaban con la luz ultravioleta, una pequeña porción del espectro solar que limitaba sus posibles aplicaciones.

Inspirándose en cómo las plantas recogen la luz para realizar la fotosíntesis, Ihmels y su equipo han desarrollado un sistema indirecto para captarla gracias a un compuesto "sensiblizador". El profesor Christoph Kerzig, del Departamento de Química de la JGU, señaló en un comunicado de prensa que "el sensibilizador absorbe la luz y posteriormente transfiere energía al fotoconmutador, que no puede excitarse directamente en estas condiciones", refiriéndose a su exposición a la luz solar y a la de luces LED. 

"Esta nueva estrategia ha aumentado la eficiencia del almacenamiento de energía solar en más de un orden de magnitud, lo que representa un gran paso adelante para la comunidad investigadora en conversión de energía", señala el propio Kerzig. Para comprobarlo, se realizaron detallados análisis espectroscópicos para comprender a fondo el funcionamiento del sistema y su margen de mejora. 

Para poner a prueba este nuevo método en el laboratorio, alternaron varias veces entre el estado de almacenamiento de energía y el de liberación de energía empleando únicamente luz solar, lo que demuestra la viabilidad de su uso en diferentes aplicaciones.

En el estudio científico no se menciona ninguna, pero otros investigadores han señalado las posibilidades que abren estos avances tanto en sistemas de calefacción doméstica como en el almacenamiento de energía a gran escala. 

Paneles MOST españoles

En otra reciente investigación, en este caso llevada a cabo por científicos de la Universidad Politécnica de Cataluña (UPC), el Instituto de Ciencia de Materiales de Barcelona (ICMAB-CSIC), la Universidad de Cambridge y la Universidad Tecnológica de Chalmers de Suecia, demostraron la viabilidad del primer dispositivo híbrido que puede sustituir a las placas solares convencionales.

El equipo, en este caso liderado por Karl Moth-Poulsen, ha desarrollado un catalizador diseñado para liberar la energía almacenada en forma de calor, además de devolver a la molécula a su forma original, para que vuelva a realizar el proceso. La energía puede utilizarse directamente en un sistema de calefacción, o ser convertida de nuevo en electricidad gracias a un diminuto generador termoeléctrico.

Para ello unieron una célula de silicio con un filtro MOST con una doble función: reducir la temperatura del panel fotovoltaico (y por tanto, mejorar su eficiencia y alargar su vida útil), y almacenar energía química. "El sistema híbrido demostró una eficiencia de utilización solar del 14,9%, lo que subraya su potencial para lograr eficiencias aún mayores en futuros sistemas avanzados de energía solar fotovoltaica híbrida", concluyen en el artículo publicado en Joule.

Además, los experimentos llevados a cabo en Barcelona demostraron que el sistema dura más de 1.000 ciclos de carga y descarga con una degradación mínima, lo que permitiría su funcionamiento de forma continua durante meses. "A pesar de las posibilidades de optimización, este avance supone un gran paso adelante hacia una tecnología de almacenamiento de energía de larga duración que complemente los sistemas fotovoltaicos", afirman los investigadores.