El calor infrarrojo radiante de la Tierra se puede utilizar para generar electricidad

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Una investigación innovadora de un equipo de la UNSW muestra que el calor infrarrojo radiante de la Tierra se puede utilizar para generar electricidad, incluso después de que se haya puesto el sol.

Los investigadores de la UNSW han logrado un gran avance en la tecnología de energía renovable al producir electricidad a partir de la llamada energía solar “nocturna“.

El equipo de la Escuela de Ingeniería de Energías Renovables y Fotovoltaica generó electricidad a partir del calor irradiado como luz infrarroja, de la misma manera que la Tierra se enfría al irradiar al espacio por la noche.

Se utilizó un dispositivo semiconductor llamado diodo termorradiativo, compuesto de materiales que se encuentran en las gafas de visión nocturna, para generar energía a partir de la emisión de luz infrarroja.

Aunque la cantidad de energía generada en esta etapa es muy pequeña, unas 100.000 veces menos que la suministrada por un panel solar, los investigadores creen que el resultado puede mejorarse en el futuro.

“Hemos hecho una demostración inequívoca de la energía eléctrica de un diodo termoradiativo“, dijo el líder del equipo, el profesor asociado Ned Ekins-Daukes.

“Usando cámaras termográficas puedes ver cuánta radiación hay en la noche, pero solo en el infrarrojo en lugar de las longitudes de onda visibles.

Lo que hemos hecho es hacer un dispositivo que pueda generar energía eléctrica a partir de la emisión de radiación térmica infrarroja”.

A/Prof Ekins-Daukes dice que, en última instancia, el proceso sigue aprovechando la energía solar, que golpea la Tierra durante el día en forma de luz solar y calienta el planeta.

Por la noche, esta misma energía se irradia hacia el vasto y frío vacío del espacio exterior en forma de luz infrarroja con el diodo termorradiativo que ahora ha demostrado ser capaz de generar electricidad aprovechando este proceso.

Siempre que hay un flujo de energía, podemos convertirlo entre diferentes formas”, dijo.

“La energía fotovoltaica, la conversión directa de la luz solar en electricidad, es un proceso artificial que los humanos han desarrollado para convertir la energía solar en energía.

En ese sentido, el proceso termorradiativo es similar; estamos desviando la energía que fluye en el infrarrojo de una Tierra cálida hacia el universo frío”, agregó la Dra. Phoebe Pearce, una de las coautoras del artículo.

“De la misma manera que una celda solar puede generar electricidad al absorber la luz solar emitida por un sol muy caliente, el diodo termorradiativo genera electricidad al emitir luz infrarroja en un ambiente más frío.

En ambos casos la diferencia de temperatura es lo que nos permite generar electricidad”.

El avance del equipo de UNSW es una confirmación emocionante de un proceso previamente teórico y es el primer paso para fabricar dispositivos especializados y mucho más eficientes que algún día podrían capturar la energía a una escala mucho mayor.

A/Prof. Ekins-Daukes compara la nueva investigación con el trabajo de los ingenieros de Bell Labs que demostraron la primera célula solar de silicio práctica en 1954.

Esa primera celda solar de silicio tenía solo alrededor del 2% de eficiencia, pero ahora las celdas modernas pueden convertir alrededor del 23% de la luz solar en electricidad.

Y el Dr. Michael Nielsen, coautor del artículo, dijo: “Incluso si la comercialización de estas tecnologías todavía está en el camino, estar al comienzo de una idea en evolución es un lugar muy emocionante para un investigador.

“Al aprovechar nuestro conocimiento sobre cómo diseñar y optimizar las células solares y tomar prestados materiales de la comunidad existente de fotodetectores de infrarrojo medio, esperamos un rápido progreso para cumplir el sueño de la energía solar por la noche”.

El equipo de investigación cree que la nueva tecnología podría tener una variedad de usos en el futuro al ayudar a producir electricidad de formas que actualmente no son posibles.

Uno de ellos podría ser la alimentación de dispositivos biónicos, como corazones artificiales, que actualmente funcionan con baterías que deben reemplazarse periódicamente.

A/Prof. Ekins-Daukes dijo:

“En principio, es posible que generemos energía de la forma en que lo hemos demostrado solo a partir del calor corporal, que se puede ver brillando si se mira a través de una cámara térmica.

“En el futuro, esta tecnología podría potencialmente recolectar esa energía y eliminar la necesidad de baterías en ciertos dispositivos, o ayudar a recargarlos.

Eso no es algo en lo que la energía solar convencional sea necesariamente una opción viable”.

Los nuevos resultados de UNSW se basan en trabajos anteriores del grupo donde el coautor Andreas Pusch desarrolló un modelo matemático que ayudó a guiar sus experimentos de laboratorio.

El equipo de investigación ahora espera que los líderes de la industria reconozcan el potencial de la nueva tecnología y apoyen su desarrollo posterior.

“En este momento, la demostración que tenemos con el diodo termorradiativo es relativamente de muy baja potencia.

Uno de los desafíos fue detectarlo. Pero la teoría dice que es posible que esta tecnología produzca finalmente alrededor de 1/10 de la energía de una celda solar”, A/Prof. dijo Ekins-Daukes.

“Creo que para que esta sea una tecnología innovadora, no debemos subestimar la necesidad de que las industrias intervengan y realmente la impulsen.

Yo diría que todavía queda una década de trabajo de investigación universitaria por hacer aquí. Y luego necesita que la industria lo recoja.

“Si la industria puede ver que esta es una tecnología valiosa para ellos, entonces el progreso puede ser extremadamente rápido.

“El milagro de la energía solar actual se debe a investigadores de renombre mundial como el profesor de ciencia Martin Green en la UNSW, pero también a los industriales que han recaudado grandes sumas de dinero para ampliar la fabricación“.

Fuente: UNSW