La Agencia de Proyectos de Investigación Avanzados en Energía (ARPA -E por sus siglas en inglés) dedica 30 millones de dólares (unos 23 millones de euros) a varios proyectos de demostración que intentarán combinar la energía fotovoltaica con la solar termal. Trabajos de investigación de primera fase realizados por investigadores de todo Estados Unidos, dan una idea de cómo podría funcionar esta tecnología combinada.
El proyecto busca resolver un problema importante. ARPA-E calcula que la intermitencia de la electricidad solar podría limitarla a proveer solo el 5 por ciento de la energía total de Estados Unidos. "A veces acabas teniendo tanta energía solar que no la puedes usar, hay que tirarla", afirma Cheryl Martin, directora adjunta de ARPA-E.
Ahora mismo almacenar la electricidad que generan los paneles solares es o bien prohibitivo o, en algunas zonas, inviable. La energía solar termal, que concentra la luz del sol para calentar agua y crear vapor para turbinas, puede almacenar energía al mantener el calor guardado en contenedores aislados. Pero en términos generales, la energía solar termal cuesta el doble que la de los paneles solares.
Según ARPA-E, existen varias formas posibles de combinar ambos tipos de energía solar.
Algunos sistemas de energía solar implican concentrar la luz del sol sobre células solares supereficientes de pequeño tamaño. Tal y como se configuran en la actualidad, el calor de la luz solar concentrada se extrae rápidamente y se disipa en la atmósfera. Si en vez de eso el calor se pudiera recoger, se podría almacenar y usar para generar electricidad más tarde. El reto que presenta este método es que las células solares tendrían que operar a unas temperaturas mucho más altas de lo normal, algo que podría dañarlas. Los investigadores están buscando formas de hacer que las células solares sean más resistentes a las altas temperaturas.
Otra posibilidad es dividir el espectro solar. Las células solares son muy buenas convirtiendo determinadas longitudes de onda de la luz en electricidad, pero no otras. Quizá sea posible redirigir las longitudes de onda que no se pueden usar de manera eficiente y usarlas para calentar agua y producir vapor.
Todd Otanicar, profesor de ingeniería mecánica en la Universidad de Tulsa (EE.UU.) está desarrollando otro método más. Usa nanopartículas suspendidas en un fluido traslúcido para absorber determinadas longitudes de onda pero permitir que otras pasen por una célula solar. Al absorber la luz del sol, las nanopartículas se calientan y el fluido puede usarse para generar vapor.
La idea de usar tanto el calor como la electricidad generados por los paneles solares no es nueva. Algunas empresas colocan tubos detrás de los paneles solares convencionales y bombean agua por ellos. El calor residual de los paneles solares calienta el agua, sustituyendo a los calentadores. Pero no son sistemas demasiado eficientes.
ARPA-E también estudia la posibilidad de financiar novedosas tecnologías de almacenaje de energía que usan tanto el calor como la electricidad. Añadir calor a la electrolisis, por ejemplo, podría mejorar la economía de dividir las moléculas de agua para producir hidrógeno. A continuación el hidrógeno se podría usar en una pila de combustible para generar electricidad. El calor también podría ayudar a otras reacciones electroquímicas, como las que se usan para fabricar combustibles líquidos para los vehículos.