Un equipo de investigación internacional liderado por la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) ha creado un dispositivo híbrido en el que se combina el almacenamiento de energía solar térmica molecular con energía fotovoltaica basada en silicio, obteniendo una eficiencia energética de almacenamiento del 2,3%, y hasta el 14,9% de aprovechamiento total de la energía solar.
La energía solar fotovoltaica presenta algunos desafíos por la producción solar intermitente y la demanda fluctuante de energía. Por eso, se necesitan sistemas de almacenamiento eficientes que permitan tener energía disponible cuando crece la demanda. No obstante, estas tecnologías no tienen todavía 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 otro lado, las tecnologías de almacenamiento actuales dependen de materiales no sostenibles.
Hibridación de la fotovoltaica y almacenamiento térmico molecular
Un equipo de investigación internacional ha creado el primer dispositivo híbrido que combina una célula solar de silicio con un sistema innovador de almacenamiento térmico molecular (MOST, por las siglas en inglés de MOlecular Solar Thermal Energy Storage Systems).
La combinación de energía fotovoltaica con almacenamiento térmico molecular no solo permitirá mejorar la eficiencia energética, sino que también contribuirá a reducir la dependencia de los combustibles fósiles y a 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 los proyectos ERC PHOTHERM y EU HECHO-PROACT MOST, financiados por la Unión Europea con 2 y 4,3 millones de euros, respectivamente. Además de la UPC, también han participado la Universidad de Cambridge, en Reino Unido; la Universidad Chalmers de Tecnología, de Suecia; y el Instituto de Ciencia de Materiales de Barcelona (ICMAB-CSIC), entre otros. Los resultados de la investigación se han publicado en la revista científica Joule.
Sistema híbrido MOST-PV
El sistema MOST-PV está formado por moléculas orgánicas que, cuando son irradiadas con fotones de alta energía, experimentan una transformación química y almacenan esta energía para su uso posterior. 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 este modo, el dispositivo permite tanto generar electricidad como energía química almacenada.
A diferencia de otras tecnologías que dependen de materiales escasos, MOST-PV utiliza elementos comunes como el carbono, el hidrógeno, el oxígeno, el nitrógeno y el flúor, de forma que ofrece una alternativa de almacenamiento de energía más sostenible.
En las pruebas experimentales se ha conseguido una eficiencia 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, de forma que se reducen las pérdidas energéticas por calor, con un aumento de la eficiencia del 12,6%. El dispositivo combinado funciona con una eficiencia de hasta el 14,9%, una cifra superior a la de los dos sistemas cuando funcionan de manera independiente.