Más de 1.700 millones de personas en todo el mundo todavía no tienen una conexión eléctrica fiable. Para muchas de ellas, la energía solar es su potencial salvadora energética, al menos cuando brilla el sol.
La tecnología para almacenar el exceso de energía solar durante las horas oscuras está mejorando. Pero ¿y si pudiéramos generar electricidad a partir del frío cielo nocturno? Investigadores de Stanford y UCLA acaban de lograr exactamente eso. No esperen que se convierta todavía en la gemela oscura de la energía solar, pero podría desempeñar un papel importante en las demandas energéticas del futuro.
La tecnología en sí no es nueva; de hecho, los principios en los que se basa se descubrieron hace casi 200 años. El dispositivo, llamado generador termoeléctrico, utiliza las diferencias de temperatura entre dos placas metálicas para generar electricidad mediante un fenómeno denominado efecto Seebeck. Cuanto mayor sea la diferencia de temperatura, mayor será la potencia generada.
Ya utilizamos esta tecnología para convertir el calor residual de fuentes como la maquinaria industrial y los motores de automóviles. La nueva investigación aplica la misma técnica para aprovechar la diferencia de temperatura entre el aire exterior y una superficie orientada hacia el cielo.
Las dos placas del dispositivo están colocadas una encima de la otra. La placa superior mira hacia el aire frío del cielo nocturno despejado, mientras que la placa inferior se mantiene encerrada en aire más cálido, orientada hacia el suelo. El calor siempre se irradia hacia entornos más fríos, y cuanto más frío es el entorno, más rápido se irradia el calor. Como el cielo nocturno despejado está más frío que el aire encerrado que rodea la placa inferior, la placa superior pierde calor más rápido que la inferior. Esto genera una diferencia de temperatura entre las dos placas; en este estudio, de entre cuatro y cinco grados Celsius.
Ahora, con temperaturas distintas, el calor también empieza a fluir desde la placa inferior, más caliente, hacia la placa superior, más fría. El dispositivo aprovecha este flujo de calor para generar electricidad.
Con una diferencia de temperatura tan pequeña, la potencia es limitada. El dispositivo de los investigadores produjo solo 25 milivatios por metro cuadrado (mW/m²), suficiente para alimentar una pequeña lámpara LED de lectura. En cambio, un panel solar del mismo tamaño bastaría para alimentar tres televisores LED de 32"; eso significa 4.000 veces más potencia.
Mayor potencial
En climas más secos, el dispositivo podría funcionar mejor. Esto se debe a que en climas más húmedos, cualquier humedad del aire se condensa en la placa inferior, orientada hacia abajo, enfriándola y reduciendo la diferencia de temperatura entre las placas. En el seco Mediterráneo, por ejemplo, el dispositivo podría producir 20 veces más potencia que en Estados Unidos.
El propio dispositivo también podría perfeccionarse. Por ejemplo, los fabricantes podrían aplicar un recubrimiento que permita que la superficie del dispositivo alcance durante el día una temperatura inferior a la del entorno, de modo que esté aún más fría por la noche. También podrían utilizar placas acanaladas en lugar de planas, que son más eficientes para captar y emitir radiación. Estas y otras mejoras tecnológicas viables podrían aumentar la potencia de salida hasta diez veces.
Con la eficiencia de las tecnologías cotidianas en mejora continua, los dispositivos termoeléctricos podrían desempeñar un papel importante en el suministro energético de la sociedad en poco tiempo. Mis colegas están desarrollando una tecnología que conecta los dispositivos domésticos a internet y entre sí: el llamado Internet de las cosas, con niveles de potencia de solo 1,5 megavatios por metro cuadrado (MW/m²), un nivel de energía perfectamente al alcance de un dispositivo mejorado en climas secos.
Al conectar una serie de generadores termoeléctricos instalados en las paredes de los hogares, la tecnología podría reducir notablemente la carga energética de las viviendas. Además, es viable: la tecnología podría fabricarse fácilmente en serie y venderse a un precio lo bastante bajo como para ofrecer una fuente de energía viable en lugares donde la conexión a la red eléctrica resulta demasiado cara o poco práctica.
Por supuesto, es poco probable que los dispositivos termoeléctricos sustituyan en algún momento al almacenamiento en baterías como salvación nocturna de la energía solar. Las baterías cuestan ahora una cuarta parte de lo que costaban hace una década, y los sistemas solares con almacenamiento en baterías ya se están convirtiendo en formas asequibles de satisfacer las necesidades energéticas domésticas e industriales a pequeña escala.
Pero la tecnología podría ser un complemento útil para la energía solar y el almacenamiento en baterías, y una fuente de energía de respaldo vital para quienes viven fuera de la red cuando fallan las baterías o se rompen los paneles. Cuando todo sale mal en las noches más frías, quienes tengan dispositivos termoeléctricos para alimentar un calefactor tendrían al menos una cosa que agradecer al aire helado de la noche.
