Un equipo de la Universidad del País Vasco (EHU/UPV) ha demostrado el potencial de un nuevo tipo de nanomaterial ultranegro, las nanoagujas de cobaltato de cobre, para absorber la luz con una eficiencia récord en las torres de las centrales termosolares.
Este avance, que supera el rendimiento de los materiales actuales y de los nanotubos de carbono, promete hacer de la energía solar concentrada (CSP) , una fuente más barata y fiable, impulsando así el ecosistema de las energías renovables que alimentan la movilidad eléctrica.
El talón de Aquiles de la energía solar
Aunque la energía solar fotovoltaica acapara gran parte del foco en la transición energética, la energía solar concentrada se perfila como una pieza clave para el futuro de las redes eléctricas, especialmente por su capacidad para almacenar calor y generar electricidad incluso de noche. Esta es una ventaja decisiva frente a la intermitencia de los paneles fotovoltaicos.
Sin embargo, históricamente, las plantas CSP han sido más complejas y costosas de operar. La clave de su rendimiento reside en el material que recubre el receptor central de la torre, donde cientos de espejos (heliostatos) concentran los rayos solares. Cuanto más negro y eficiente sea este recubrimiento, mejor.
Actualmente, los materiales más avanzados logran absorber en torno al 95 % de la luz solar incidente. No obstante, la ambición de la comunidad científica es alcanzar el 100 % de absorción, un reto que el Grupo de Propiedades Termofísicas de Materiales de la EHU, con base en el Departamento de Física y las escuelas de ingeniería de Bilbao y Vitoria, está cerca de lograr.
Los materiales ultranegros más conocidos, como los nanotubos de carbono, alcanzan índices de absorción cercanos al 99 %. Sin embargo, tal como explica Iñigo González de Arrieta, investigador de la EHU y coautor del estudio, su aplicación directa en torres solares es inviable: "Los nanotubos de carbono no son estables en ambientes de altas temperaturas y alta humedad, por lo que su durabilidad y optimización se ven seriamente comprometidas si se utilizan sin recubrir".
Es aquí donde entra en juego el innovador trabajo de la universidad vasca, en colaboración con el doctor Renkun Chen de la Universidad de California en San Diego. El equipo ha caracterizado las nanoagujas ultranegras de cobaltato de cobre, un material diseñado específicamente para el desafío de la termosolar.
Récord de absorción: un 99,5 % de luz capturada
Las pruebas termoópticas, realizadas en un laboratorio especializado de la EHU con capacidad para trabajar a muy alta temperatura, han arrojado resultados sorprendentes. Las nanoagujas de cobaltato de cobre mostraron un rendimiento muy superior a los nanotubos tradicionales.
Pero el verdadero salto de calidad se produce al añadir un blindaje extra: “Hemos observado que estas nanoagujas recubiertas con óxido de zinc tienen una absorción aún mayor”, señala González de Arrieta.
Los datos son elocuentes: mientras que los materiales de silicona negra empleados hoy en día absorben el 95 % de la luz, estas nanoagujas alcanzan un impresionante 99 %. Al incorporar el recubrimiento de óxido de zinc dopado, la absorción sube hasta un asombroso 99,5 %. Este medio punto de incremento porcentual es un avance significativo en un campo donde cada décima cuenta. Además de su eficacia óptica, la clave de este nuevo material es su alta estabilidad.
El investigador de la EHU subraya la necesidad de impulsar la CSP, destacando que es "totalmente limpia y se puede utilizar incluso cuando no brilla el sol", gracias a que el calor absorbido se almacena en sales fundidas, que son capaces de retener la energía térmica para su conversión posterior en electricidad a demanda.
España es una potencia en energía solar concentrada, contando con instalaciones en Andalucía que demuestran su viabilidad. No obstante, esta tecnología solo suministra actualmente cerca del 5 % de la energía del país. Un incremento de este tipo de energía, a partir de fuentes limpias, daría como resultado un sistema energético más robusto, eficiente y capaz de garantizar el suministro 24 horas al día, 7 días a la semana podría facilitar la U, vital para sostener la electrificación masiva del parque automovilístico.