Un equip d’investigadors de l’Institut de Tecnologia de Massachusetts (MIT) i el Laboratori National d’Energies Renovables (NREL), tots dos als Estats Units, han aconseguit un salt enorme en l’eficiència dels generadors termofotovoltaics (TPV), és a dir, que converteixen els fotons que emet una font de calor en electricitat. Tal com han anunciat en un article a ‘Nature’, han aconseguit convertir més d’un 40% de la calor en electricitat, una millora d’un 30% respecte el rècord anterior i que posa, per primer cop, els TPV a nivells acceptables per a aplicacions comercials.
El gran repte per a la transició energètica
Emmagatzemar l’energia del vent i el sol per quan la generació baixa, sigui per l’hora del dia, la meteorologia o l’estació de l’any, és el gran repte de les energies renovables. Normalment s’ha pensat en fer servir bateries, però són enormes, caríssimes i, tot i els avenços, no tenen les prestacions necessàries. Una alternativa, força explorada darrerament, és convertir l’energia sobrant en calor que pot ser recuperada quan es necessiti, convertint-la en electricitat.
Una de les idees per guardar energia sobrant és escalfar un material, com ara metall líquid o un bloc de grafit, fins a temperatures molt altes. Per convertir aquesta calor emmagatzemada en electricitat es pot fer com en una central tèrmica –evaporar aigua i que mogui una turbina–, però hi ha límits en les temperatures que poden suportar els materials de la instal·lació. L’alternativa, doncs, és la de les TPV: passar aquesta calor a una pel·lícula o un filament de metall, normalment tungstè, que s’encengui i brilli com si fos una bombeta i absorbir aquesta llum per convertir-la en electricitat.
Un nou disseny per a una idea antiga
La tecnologia existeix des dels anys seixanta, però la seva eficiència sempre ha estat molt baixa i es trobava encallada al 30% des dels anys vuitanta. El problema és que els metalls incandescents radien llum en tot l’espectre, i el rang de les tecnologies fotovoltaiques fa que les freqüències més altes i més baixes es perdin.
La solució proposada per l’equip del MIT és repensar tot el sistema. D’una banda, canviar les temperatures dels emissors de 1.400ºC a 2.400ºC, perquè el tungstè emeti més fotos amb més energia i augmentar la conversió en electricitat. De l’altra, dissenyar un conversor amb una dotzena de capes molt primes de semiconductors diferents per absorbir el màxim de rang possible en l’espectre i, a baix de tot, una capa d’or que faci rebotar la llum que no s’ha pogut absorbir per tal que torni a escalfar el tungstè i l’energia no es perdi.
Grans resultats que podrien ser encara millors
Gràcies a tot això, s’ha aconseguir crear un sistema que converteix en electricitat el 41,1% de l’energia que emet el filament de tungstè, i segons afirmen els seus desenvolupadors encara hi ha marge de millora: fa una mica més d’un any, un altre equip d’investigadors va anunciar que havia creat un mirall que podia tornar gairebé el 99% dels fotons infraroigs cap a la font de calor original. Combinant totes dues coses, podríem estar parlant d’eficiències del 50% d’aquí a no gaire temps.
Tot i que els TPV estan fets de materils més cars que el silici de les plaques fotovoltaiques habituals, altres parts d’aquesta “bateria tèrmica” són barates, i segons els càlculs només cal un 35% d’eficiència en la conversió de calor en electricitat per fer que la tecnologia sigui viable comercialment. És per això que aquest avenç ha cridat l’atenció d’algunes empreses que treballen en desenvolupar i posar aquesta tecnologia a disposició del públic. Emmagatzemar energia com a calor, al cap i a la fi, és molt més barat que fer-ho de cap altra manera.
