¿Recolectar energía solar por la noche? Pronto podría ser posible

Los paneles solares representan uno de los instrumentos más populares para recolectar energía limpia, pero no están exentos de limitaciones. Al aprovechar la energía de nuestra estrella, el Sol, funcionan mejor con luz solar directa y brillante, por lo que los días nublados y lluviosos pueden limitar la eficiencia energética. En cuanto al anochecer, los paneles solares son incapaces de operar sin luz solar directa o indirecta. Hasta ahora.

Un equipo de científicos, incluidos investigadores de la Escuela de Ingeniería de Energía Fotovoltaica y Renovable de la Universidad de Nueva Gales del Sur, Sídney (Australia), y el Centro de Excelencia en Ciencias de Exciton ARC, ha logrado un gran avance en la tecnología infrarroja, que podría conducir al desarrollo de paneles solares que no tendrían problema en funcionar tanto de día como de noche.

¿Cómo sería posible?

La electricidad solar se genera cuando el sol irradia energía hacia un panel solar relativamente frío. El panel consta de células solares, hechas de capas de un material semiconductor, generalmente silicio, que, cuando la luz incide sobre ellas, genera un flujo de electricidad. Pero ¿y para hacer que funcionen por la noche?

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Aunque parezca una contradicción, los científicos han demostrado que la energía solar se puede generar durante la noche. Nuestra energía la obtenemos del Sol, pero la Tierra, en realidad, irradia siempre exactamente la misma cantidad de energía hacia el espacio, en una emisión térmica hacia el universo que podría aprovecharse. La modificación hace que generen suficiente energía para cargar un teléfono móvil o hacer funcionar una luz led, evitando la necesidad de almacenarla en baterías en lugares fuera de la red.

¿Luz solar nocturna?

Los expertos exponen que si el flujo de este calor radiante pudiera ser aprovechado por un dispositivo de celda de energía y convertido en electricidad, hay "un espectro grande y no utilizado de energía potencial para explotar". En su estudio publicado en la revista ACS Photonics, el equipo usó un diodo termorradiactivo (un sensor semiconductor que se encuentra en tecnologías existentes como las gafas de visión nocturna) para capturar fotones que salen de la Tierra a lo largo del espectro infrarrojo y convertirlos en electricidad.

"A finales del siglo XVIII y principios del XIX, se descubrió que la eficiencia de las máquinas de vapor dependía de la diferencia de temperatura en el motor, y así nació el campo de la termodinámica", comentó el investigador principal de Exciton Science, Nicholas Ekins-Daukes. “Los mismos principios se aplican a la energía solar: el sol proporciona la fuente de calor y un panel solar relativamente frío en la superficie de la Tierra proporciona un absorbente de frío. Esto permite que se produzca electricidad. Sin embargo, cuando pensamos en la emisión infrarroja de la Tierra hacia el espacio exterior, ahora es la Tierra el cuerpo relativamente cálido, mientras que el vasto vacío del espacio es extremadamente frío. Por los mismos principios de la termodinámica, también es posible generar electricidad a partir de esta diferencia de temperatura: la emisión de luz infrarroja al espacio”.

En resumen, la energía solar nocturna aprovecha un "gran espectro de energía potencial no utilizado". El calor fluye de las áreas calientes a las áreas frías. Todos los días, la tierra absorbe el calor del sol y, por la noche, este calor escapa de la tierra en forma de luz infrarroja y es absorbido por el vacío helado del espacio. Si no fuera así, el planeta se calentaría demasiado para albergar vida. Y aquí es donde entraría la luz solar nocturna, gracias al diodo termorradiante, que convierte el calor infrarrojo en electricidad.

¿Cuándo estará disponible esta actualización?

Por ahora, la cantidad de energía producida en las pruebas es increíblemente pequeña en comparación con la producción del panel solar, alrededor del 0,001 %. Pero abre un nuevo camino en el desarrollo de paneles solares que puedan producir energía, incluso de noche. La prueba de concepto es más que significativa.

"El mejor aspecto de este enfoque es que tienes una fuente de energía directa durante la noche que no requiere almacenamiento de batería"

"Todavía no tenemos el material milagroso que hará que el diodo termorradiactivo sea una realidad cotidiana, pero hicimos una prueba de concepto y estamos ansiosos por ver cuánto podemos mejorar este resultado en los próximos años", concluyen los autores.

Y no son los únicos en buscar esta meta. La Universidad de Stanford, por ejemplo, también trabaja en métodos alternativos para aprovechar la energía térmica en la oscuridad. Sin olvidarnos de Rune Strandberg, un científico noruego que fue el primer investigador en considerar la posibilidad teórica de tal dispositivo.