Fotovoltaica nocturna
Se están desarrollando células fotovoltaicas que funcionen de noche.
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La Termodinámica es la rama más sensata de la Física y nos dice, por ejemplo, que los frigoríficos no funcionan si son desenchufados. Es lo que tiene llevar calor de un foco frío a otro más cálido, que cuesta energía.
También nos dice que podemos producir energía en el caso contrario, como en una máquina de vapor o en un motor de explosión interna. Más o menos, eso es lo que pasa en una célula fotovoltaica. El foco cálido es el sol y el frío la propia célula o la misma superficie terrestre, así que se puede generar energía en forma de corriente eléctrica.
Hasta aquí todo es intuitivo, pero la Termodinámica también permite la generación de energía fotovoltaica por la noche. Sólo hay que invertir los términos. El foco cálido es la superficie terrestre que ha sido calentada durante el día y el foco frío el espacio frío y vacío. En este caso también hay radiación electromagnética, en concreto infrarrojos que son irradiados al espacio. Al estar la célula más caliente que el espacio se genera electricidad.
Aunque pueda parecer un idea peregrina no lo es y el grupo de Jeremy Munday (UC Davis) se la está tomando muy en serio. Según un estudio que estos investigadores han realizado, un panel solar convenientemente diseñado podría generar 50 vatios de potencia por metro cuadrado por la noche en condiciones ideales. Es sólo un 25% de lo que un panel convencional puede generar por el día, pero podría ser rentable.
Ya están construyendo prototipos de estas células nocturnas. De momento su rendimiento es bajo, pero esperan mejorar la generación de energía y su eficacia en general.
Es que el espacio exterior está muy frío y lo único que se interpone entre nosotros y la congelación más severa que podamos imaginar es la atmósfera de la Tierra. El efecto invernadero de la atmósfera es lo que impide que el calor en forma de radiación infrarroja se escape totalmente al espacio. Esto es lo casi pasa en la noches invernales en la que no hay nubes. Se escapa más radiación y la temperatura baja tanto que se producen heladas.
Lo interesante de este tipo de dispositivos que también pueden generar corriente durante el día si se ubican en la sombra.
La idea se basa en el uso de células termorradiativas, que irradian calor en los alrededores para así enfríarse y como foco caliente suelen usar el calor residual de motores de explosión interna u otra fuente de calor. Así que sólo había que cambiar el método de uso y adaptarlas a su nuevo papel.
Naturalmente los materiales de este tipo de células son diferentes a las de las células de silicio convencionales, irradian en lugar de recibir radiación y la corriente circula en sentido contrario, pero la física es básicamente la misma.
La ventaja teórica de este tipo de generación de energía frente a la fotovoltaica convencional es que, pese a su bajo rendimiento, pueden usarse 24 horas, durante el día sólo hay que apuntarlas hacia una dirección alejada del sol. Pero la mejor ventaja sería el poder suministrar energía cuando se necesita por la noche, algo que la fotovoltaica convencional no puede. De todos es sabido que la intermitencia de las energías alternativas, como la solar, es el defecto más grave que tienen, problema que unas baterías muy caras no pueden solucionar.
Copyleft: atribuir con enlace a https://neofronteras.com
Fuentes y referencias:
Artículo original.
Ilustración: Tristan Deppe/Jeremy Munday.
14 Comentarios
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miércoles 5 febrero, 2020 @ 1:34 am
Muy querido Neo:
Me parece que hay un error al final del tercer párrafo: la célula sería el foco caliente.
No se si os habrá pasado a alguno más, pero después de leer el titular y echarle un vistazo a la gráfica sin prestar mucha atención a la dirección de las flechas), la primera idea absurda que me ha venido, no entraba en el terreno de lo posible: que el invento pretendiera capturar la radiación lunar. O sí, utilizando una placa gigante para conseguir energía suficiente para que funcione un reloj digital, quien sabe si una radio.
Abrazos.
miércoles 5 febrero, 2020 @ 11:49 am
Sí, Miguiel, tienes razón. El foco caliente es la superficie terrestre o considerar, si se desea, la célula fotovoltaica como tal. La atmósfera, para esto es un tanto aislante -o más bien, agente de reparto-, aunque hay que entender que sale, en forma de calor, tanto como entra; pero no es lo mismo calor que temperatura: recibimos en todo el espectro luminoso, pero emitimos en infrarrojo, aunque devolvamos todo lo que recibimos, puesto que si no lo hiciésemos, en días, o en horas, estaríamos hirviendo.
Dices bien en que la idea que viene de inmediato al ver la Luna en la ilustración de la derecha es la que comentas y me pregunto por qué no usar la Luna y recibir de allí la energía conseguida con láser. Quizá se haga algún día.
Abrazos, Ojo de halcón, que tan rápido ves todo. (Es que anoche vi -una vez más- «Amanece que no es poco», de José Luis Cuerda, que se murió a sí mismo demasiado pronto -para no hacer tarde, porque nunca es tarde si la suerte es mala y hay una embolia por medio-, y en ella el maestro del pueblo, imitando a Homero va saludando a los alumnos que entran en clase diciéndoles algo así como: «pasa, Agapito, el de la fuertes piernas», o «adelante Pilar, la de los bellos ojos»), Así que imito a ese maestro contigo porque creo recordar que hay por ahí un superhéroe que se llama así.
miércoles 5 febrero, 2020 @ 5:03 pm
Gracias, estimado Miguel Ángel.
Ya está corregido.
miércoles 5 febrero, 2020 @ 6:31 pm
Casi sería mejor montar un dispositivo aprovechando el calor del subsuelo, y el efecto Seebeck. Al fin y al cabo, solo a un par de metros de profundidad, en nuestras latitudes medias, ya tenemos los diez o doce grados Celsius garantizados y creciendo … En las bodegas riojanas al menos pasa eso, aunque las medidas adolecen a menudo de un cierto sesgo, debido, dicen algunos expertos, al principio de incertidumbre, y según otros, al etanol presente en el medio.
miércoles 5 febrero, 2020 @ 10:49 pm
Lo mejor sería usar una combinada de eólica y solar, y baterías eficientes,que durasen siempre y no se secasen -1000 años de duración estaría bien, como el tercer Reich, o los materiales radiactivos estables, que tardan 1000 años en dejar de emitir-. El motor sterling, funciona al aplicarle calor, pero no es una máquina estática, y necesita un mayor mantenimiento.
Por ahora, la fusión nuclear de hidrogeno controlada, a tenido un balance negativo http://www.madrimasd.org/blogs/medioambiente/el-problema-de-la-fusion-nuclear ¿Llegará el momento en el que, ante el fracaso de la fusión nuclear, la sustituyan por otra que diga: “El Sol es el único reactor de fusión nuclear que realmente necesitamos”?.
Una idea alternativa, podría ser la antorcha de hidrógeno. En el libro de Introducción a la Ciencia de Isaac Asimov, hablaba de hacer pasar hidrógeno molecular,atraves de un arco eléctrico, que fuese descomponiendo el hidrógeno molecular en hidrógeno atómico, y al atravesar el arco eléctrico, se volvería a formar hidrógenomolecular, liberando gran cantidad de calor en elproceso(una auténtica reacción atómica).Confinado en una botella magnética toroidal, podría utilizarse este calor para generar vapor recalentado, y mover una turbina, para la generación de electricidad; como en las centrales térmicas de carbón, fueloil, o gas. El problema es que, si no lo han hecho ya, …, es que no debe de funcionar.
jueves 6 febrero, 2020 @ 11:14 am
Entonce no eres el «petrus» de siempre. Si no es así, «petrus martinez» -que habrá que leer acentuando (sin tilde) la e de martinez, o sea, que si la pusiésemos sería un irreverente martinéz-. Pues eso: si no eres el mismo, bienvenido.
Y tienes razón, tenemos esa posibilidad, además de un montón de lugares donde pinchar para aprovechar la energía que puede proporcionarnos el calor del manto. Islandia es un caso de concentración extrema de esos puntos.
También citas correctamente lo del etanol, que está muy ligado al principio de incertidumbre. El que ha bebido mucho lo pasa muy mal para atinar con la llave en la cerradura de la puerta de su casa. Prueba una vez más lejos, otra más cerca y -cuestión de probabilidad- al fin acierta. Es un magnífico ejemplo práctico de MC.
Un abrazo, seas uno u otro; si eres uno, de recuerdo y si eres otro, de bienvenida.
lunes 10 febrero, 2020 @ 9:15 am
Me aparto del tema, pero sigo en la sección de medio ambiente:
Estos últimos días se están termometrando máximos históricos en la península antártica. Máximas de +18º C en zonas donde no se superaban los 15.
Muy buena noticia para el negocio de los chiringuitos de playa, que no acababa de poderse extender a la Antártida.
lunes 10 febrero, 2020 @ 10:38 am
Pues ya que hablas de tal cosa, oí por radio hace un par de días, en una entreoída por radio con un científico del barco Hespérides, que estaban próximos a un iceberg del tamaño de la isla de Mallorca, aunque parece que en 2017 se deprendió uno que era aún mayor; no sé si se referiría al mismo que había sido trasladado por las corrientes marinas y que existía el peligro de que taponase uno de los estrechos de la zona de Tierra de Fuego. El mayor conocido -lo acabo de mirar al efecto de escribir esto- es el A-68, de 5800 km2 (Mallorca tiene 3640). Pero, por lo que se sabe, parece que ha podido haber alguno mayor aún.
lunes 10 febrero, 2020 @ 3:25 pm
He estado leyendo sobre las plataformas que siguen descongelándose, pero ya sabes que «El problemón» tiene muchos más kilómetros cuadrados que Mallorca.
También sabes como me fastidia que se estén cumpliendo los pronósticos menos optimistas, pero si seguimos diciéndole al CIS que lo que más preocupa es la corrupción política, el paro o Gran Hermano, los que gobiernan seguirán también sin preocuparse.
Lo ideal hubiese sido que la sostenibilidad se instaurase tanto de arriba a abajo, como de abajo a arriba. A los de arriba ya los hemos visto cenando en la cumbre de Madrid, de modo que si queremos mover ficha antes de 2.030, tendremos que empezar desde abajo.
Abrazos muchos.
lunes 10 febrero, 2020 @ 5:35 pm
Exacto. Como dice Tomás, calor y temperatura son dos cosas distintas. La temperatura mide lo rápido que se mueven las partículas y el calor mide la cantidad de energía que n números de partículas pueden transmitir a un objeto o a otras partículas. Las partículas pueden estar moviéndose rápido (alta temperatura) pero si hay pocas partículas en el medio no transfieren mucha energía (bajo calor).
El espacio está mayormente vacío por tanto hay pocas partículas que puedan transferir energía, por tanto lo de atrapar energía de la Luna,lo veo como algo trivial. Si es que se pudiera atrapar alguna energía lunar que lo dudo mucho.
Saludos.
lunes 10 febrero, 2020 @ 9:20 pm
Muy interesante.
martes 11 febrero, 2020 @ 1:48 pm
Se sale de este tema. Mas la noticia del enlace, creo que trae una buena esperanza, en la solución del problema ambiental que a muchos nos aflige. Como alternativa relativamente fácil de implantar técnicamente posible, fácil, practica, e inmediata.
https://retina.elpais.com/retina/2020/02/10/tendencias/1581338631_362323.html
Saludos
miércoles 12 febrero, 2020 @ 9:45 am
A Lluís por su 10: Me refería a instalar células en la Luna, que recogiesen la energía solar, la cual sería algo mayor que en la Tierra ya que no existe atmósfera -nubes especialmente- que la minoren y, de alguna forma, que pudiese ser enviada a la Tierra mediante algún rayo láser. Yo también lo considero difícil, aunque por otras razones, especialmente por ese envío y su recepción, que veo problemática.
miércoles 12 febrero, 2020 @ 10:07 am
A Eduardo Rincón: Es esperanzador el artículo que recomiendas, pero sólo hablar de 10.000 millones ya hace imposible cualquier remedio. La humanidad tiene que disminuir y no queda otra solución. Todo lo demás, con ser tan importante como lo que nos promete la lectura sobre la carne y sus variantes, son remedios parciales. El problema de la biosfera es muchísimo más complejo y profundo, y no veo que la humanidad se enfrente a ello con la decisión y energía que serían necesarios. Por ejemplo la gente bebe agua embotellada y cada botella de plástico precisa 5 litros de agua para ser fabricada y no digo lo preciso para reciclarla, si se recicla; y si no, o se quema -a la atmósfera- o, si no, al vertedero o al mar.
Espero, aunque me entristece, haber hecho migas tu optimismo.