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El calor solar podría ayudar a generar electricidad y combustible de hidrógeno al mismo tiempo en un sistema que los científicos de Suiza y los Estados Unidos llaman «hydricity» (hidricidad). Este sistema podría suministrar electricidad las 24 horas con una eficiencia global mejor que muchas células fotovoltaicas, dicen los investigadores

Hay dos formas de usar la energía solar para generar electricidad. Las células fotovoltaicas convierten directamente la luz solar en electricidad, mientras que las plantas de energía solar térmica —también conocidas como sistemas de energía solar de concentración— enfocan la luz solar con espejos, calientan agua y producen vapor a alta presión que impulsa turbinas.

Las células fotovoltaicas sólo absorben una porción del espectro solar, pero pueden generar electricidad a partir de luz solar, tanto directa como difusa. Las centrales térmicas solares pueden usar más longitudes de onda del espectro solar, pero sólo pueden operar en la luz solar directa, limitándolas a las zonas con mucha luz solar. Por otra parte, todavía las eficiencias de conversión más altas reportadas para las plantas de energía solar térmica son significativamente menores que las de las células fotovoltaicas.

Ahora los científicos sugieren que acoplando plantas de energía solar térmica con instalaciones de producción de combustible de hidrógeno podría resultar en sistemas de «hidricidad» competitivos con diseños fotovoltaicos.

Las centrales térmicas solares de hoy operan a temperaturas de hasta aproximadamente 625 grados C. Sin embargo, los investigadores notaron que las plantas de energía solar térmica son más eficientes a temperaturas más altas. Lo que es más, cuando llegan a temperaturas superiores a 725 grados C se puede dividir allí mismo el agua en sus componentes, hidrógeno y oxígeno.

Un sistema de «hidricitdad» integrado produciría vapor para la generación de electricidad e hidrógeno para almacenar energía. Y cada uno hace el otro más eficiente. Si se lo establece para producir sólo hidrógeno, su eficiencia de producción se acerca al 50 por ciento, afirman los investigadores. Esto es porque la alta presión de vapor que genera el sistema puede ser fácilmente utilizado para presurizar hidrógeno. La cantidad sustancial de energía necesaria para comprimir el combustible de hidrógeno para su transporte y uso posterior a menudo no se considera cuando se trata de calcular la eficiencia de producción de hidrógeno.

Además, este nuevo diseño de la energía solar térmica puede generar electricidad con eficiencias independientes que se acercan hasta un nivel sin precedentes del 46 por ciento, según los investigadores. Esto es debido a que el vapor a alta temperatura que surge de las turbinas de alta presión puede mover una sucesión de turbinas de baja presión, lo que ayuda a hacer mayor la energía solar térmica que recoge el sistema.

Por otra parte, el combustible de hidrógeno que genera el sistema puede ser quemado para generar electricidad al caer la noche, para obtener energía las 24 horas. Los investigadores dicen que la eficacia de este sistema de hidrógeno a electricidad podría alcanzar hasta el 70 por ciento, comparable a las más altas eficiencias reportadas en células de combustible de hidrógeno.

 


 

En total, los investigadores dicen que la eficiencia de conversión de sol a electricidad de la hidricidady, como promedio durante un ciclo de 24 horas, podría acercarse más o menos el 35 por ciento, casi la eficiencia alcanzada utilizando las mejores células fotovoltaicas multijuntura combinadas con baterías. Además, señalan que el combustible de hidrógeno que produce el sistema podría encontrar uso en el transporte, la producción química y otras industrias. Por último, a diferencia de las baterías, el hidrógeno almacenado ni se descarga con el tiempo ni se degrada con el uso repetido [como ocurre con todas las baterías].

Los científicos de la Universidad de Purdue en West Lafayette, Indiana., y en la Escuela Politécnica Federal de Lausana en Suiza, detallaron sus hallazgos en línea el 14 de diciembre en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences.

Fuente: IEEE Spectrum. Aportado por Eduardo J. Carletti

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