El sol es una fuente inagotable de energía que nos entrega en un amplio abanico del espectro de radiación electromagnética. Si bien nuestros actuales paneles solares nos permiten explotar el espectro de luz visible, la energía termofotovoltaica nos abre la posibilidad de igualmente aprovechar el espectro infrarrojo. Las células solares que fructifican este tipo de tecnología nos ofrecen mayor capacidad de producción de electricidad en un futuro mediato.
¿Qué es la energía termofotovoltaica?
Llamamos energía termofotovoltaica o TPV a la radiación térmica emitida por los cuerpos calientes, y principalmente por el sol. En otras palabras, la tecnología termofotovoltaica transforma la radiación electromagnética ubicada en el espectro invisible, el infrarrojo, en electricidad.
Desde tiempos remotos, los humanos hemos usado el calor para generar electricidad, transformando la energía calórica en energía cinética. Basta recordar que los motores térmicos son aún ampliamente usados en las centrales nucleares y las termoeléctricas para generar electricidad mediante turbinas. Estas últimas no son otra cosa que componentes móviles que rotan impulsados por el flujo de vapor o aire, que previamente hemos calentado.
En el caso de la energía termofotovoltaica, usamos igualmente la transformación de calor en electricidad, pero en este caso sin emplear partes móviles. En el corazón de esta tecnología se encuentran las células termofotovoltaicas (o células TPV) que convierten la radiación infrarroja, o calor, en energía eléctrica.
¿Por qué la energía termofotovoltaica está próxima a desplegarse?
La idea de emplear células TPV para aprovechar el calor que nos brinda nuestro Sol no es nueva; de hecho, se ha estado desarrollando desde mediados del pasado siglo. Y los frutos de esta investigación ya se están cosechando. Recientemente se han desarrollado semiconductores y diseños ópticos que han elevado el rendimiento de dichas células al doble: un 40% de eficiencia. Este rendimiento duplica el típico de los paneles solares tradicionales, y hace que sea técnica y económicamente viable el uso de la energía termofotovoltaica.
Un sistema TPV emplea un concentrador que enfoca la radiación solar sobre un material llamado emisor selectivo. Dicho material absorbe parte del espectro radioeléctrico presente en la luz solar y, por ello, se calienta. Y, al calentarse, emite radiación térmica de alta energía que es luego adsorbida por las células TPV.
Adicionalmente, el diseño contempla el uso de componentes capaces de reflejar la energía termofotovoltaica no captada originalmente y direccionar dicho reflejo de nuevo hacia las células TPV. De esta forma, la radiación térmica de alta energía impacta múltiples veces a las células capaces de captarla, mejorando así el rendimiento general del sistema.
El empleo de un emisor selectivo y de los componentes que reflejan la luz son la razón por la que los sistemas modernos que transforman la energía termofotovoltaica en electricidad han duplicado su eficiencia. Además, se están usando en las células TPV semiconductores capaces de absorber tanto el espectro visible como el infrarrojo, para aumentar aun más la eficiencia de estos sistemas.
Una ventaja adicional que ofrece la energía termofotovoltaica, y no así la energía fotovoltaica, es su capacidad de almacenamiento. El calor generado por el emisor térmico puede ser almacenado durante los días soleados, tanto en materiales de cambio de fase como en sales fundidas. Y durante la noche o en los días nublados, dicho calor puede ser utilizado para generar electricidad.
Diversos estudios recientemente realizados por prestigiosos investigadores en varios países para determinar el estado de desarrollo de la tecnología termofotovoltaica concluyen que aquella ya está a punto de desplegarse. Y los estudios más optimistas indican que esta tecnología puede revolucionar la manera como explotamos la energía solar, equiparando la revolución que en su oportunidad significaron los paneles fotovoltaicos.
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