Una idea fascinante

Si bien hay todavía quien dude del calentamiento global, una gran mayoría de especialistas en la ciencia climática están de acuerdo en que dicho cambio es real y que es necesario tomar medidas urgentes para mitigarlo. Habida cuenta que dicho calentamiento es producto del uso de combustibles fósiles para la generación de energía, los expertos consideran indispensable sustituir gradualmente dichos combustibles por fuentes de energía renovables no contaminantes.

Como fuente de energía renovable, el Sol es una opción muy atractiva, pues cuenta con una potencia miles de veces mayor que la necesaria para satisfacer nuestras necesidades, y es prácticamente ilimitada y no contaminante. Para el aprovechamiento de la energía solar las celdas fotovoltaicas son a su vez una opción muy atractiva. Dichas celdas convierten a la radiación solar directamente en energía eléctrica, una forma de energía muy conveniente que puede ser fácilmente manipulable.

Las celdas solares han hecho valer todas sus virtudes y, como sabemos, son cada vez más comunes como generadores de energía eléctrica, tanto al nivel de casas-habitación para disminuir las facturas eléctricas, como en instalaciones de capacidad mediana, e incluso en plantas para la generación y distribución de energía a través de la red eléctrica.

Por otro lado, la energía solar tiene también aspectos negativos. Quizá el más importante es que es intermitente y sólo podemos contar con ella durante el día. Así, para una sustitución plena de los combustibles fósiles por energía solar es necesario complementar las instalaciones de paneles solares con un medio para almacenar la energía generada durante el día -por ejemplo, con baterías recargables- para ser usada en la noche. Los medios de almacenamiento de energía, sin embargo, no tienen el mismo grado de desarrollo tecnológico que los paneles solares y con su alto precio encarecen una instalación solar. En estas circunstancias, las instalaciones solares fotovoltaicas tendrían que ser consideradas solamente como complementos de las plantas generadoras de energía que emplean combustibles fósiles y no como sustitutos de éstas.

En este contexto, resulta interesante un artículo aparecido el pasado mes de enero en la revista “ACS Photonics” en el que se describe la posibilidad de construir una celda solar que genere energía eléctrica durante la noche. Dicho artículo fue publicado por Tristan Deppe de la Universidad de Maryland y Jeremy Munday de la Universidad de California en Davis.

Para entender la propuesta de Deppe y Munday habría que recordar que una celda solar fotovoltaica es un dispositivo que absorbe radiación solar y entrega energía eléctrica. El arreglo funciona por la gran disparidad que hay entre la temperatura de la superficie del Sol -más de 5,000 grados centígrados- y la temperatura de la celda que recibe la radiación solar. Es decir, la operación de una celda fotovoltaica se basa en la interacción entre un objeto caliente -la superficie del Sol- y un objeto más frío -la celda solar.

El dispositivo analizado por Deppe y Munday genera energía eléctrica basado también en la interacción entre un objeto caliente y un objeto frío. En contraposición con una celda solar convencional, sin embargo, el objeto caliente corresponde a la celda solar mientras que el objeto frío es el espacio profundo, que está a una temperatura cercana al cero absoluto -menos 273 grados centígrados-. El dispositivo, además, funciona emitiendo radiación hacia el espacio profundo -apuntando su superficie hacia el cielo- y no absorbiéndola como en la celda convencional.

Para que todo esto sea posible sin violar el principio de conservación de la energía -que es aceptado por todo el mundo, incluida la naturaleza en primera instancia- es necesario que el dispositivo absorba energía de algún lado. Por ejemplo, del medio ambiente.

La propuesta de Deppe y Munday apunta a la factibilidad de construir un dispositivo que genere energía durante la noche por lo que ha sido bautizado como una anti-celda solar. Esto quizá no sea del todo correcto, pues la celda analizada por Deppe y Munday no difiere en sus aspectos básicos de funcionamiento de una celda fotovoltaica convencional, más allá de que una trabaja absorbiendo radiación y la otra emitiéndola. Además, ambas celdas toman su energía del Sol. La celda convencional de manera directa, y la celda de Deppe y Munday del medio ambiente y en último término del Sol, cuya radiación mantiene la temperatura de la superficie de nuestro planeta.

¿Cuánta potencia eléctrica podría obtenerse de la celda solar de Deppe y Munday? Calculan los investigadores que en condiciones ambientales ideales podría ser una cuarta parte de la potencia obtenida a pleno sol de una celda solar convencional. No es pues una cantidad despreciable.

La celda solar analizada por Deppe y Munday está apenas en una etapa conceptual y para atestiguar su fabricación y demostración de su funcionamiento tendremos que esperar por los años futuros. Por otro lado, aun demostrando su factibilidad, seguramente no sería un proceso sencillo llevar a la práctica un concepto tan novedoso. Después de todo, la industria solar fotovoltaica depende de múltiples factores, incluyendo factores económicos y políticos, y ha avanzado muy lentamente desde la invención de la celda solar fotovoltaica en 1954.

Por lo demás, al margen de todas estas consideraciones, resulta fascinante la posibilidad de generar energía simplemente apuntando una celda solar hacia el ultra frío espacio profundo. Empleando al medio ambiente como una especie de batería recargable.