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Desarrollan dispositivo que atrapa calor generado por la luz solar para fundir acero

17 de mayo de 2024.- Un nuevo dispositivo que atrapa de manera más eficiente el calor generado por la luz solar concentrada podría usarse con fines industriales como fundir acero o cocer hormigón.

Algunos de los sectores más difíciles de descarbonizar son las industrias que requieren altas temperaturas, como la fundición de acero y la producción de cemento.

Un nuevo enfoque utiliza una trampa solar de cuarzo sintético para generar temperaturas de más de 1,000 grados Celsius (1,832 grados Fahrenheit), lo suficientemente caliente para una serie de industrias con uso intensivo de carbono.

Si bien la mayor parte de la atención en la lucha climática se ha centrado en limpiar la red eléctrica y el transporte, una cantidad sorprendentemente grande del uso de combustibles fósiles se destina al calor industrial. Hasta el 25% del consumo mundial de energía se destina a la fabricación de vidrio, acero y cemento.

Electrificar estos procesos es un desafío porque es difícil alcanzar las altas temperaturas requeridas. Los receptores solares, que utilizan miles de espejos que siguen el sol para concentrar la energía del sol, se han mostrado prometedores ya que pueden alcanzar temperaturas de 3,000 C. Pero son muy ineficientes cuando los procesos requieren temperaturas superiores a 1,000 C porque gran parte de la energía se irradia.

Para solucionar este problema, investigadores de ETH Zurich en Suiza demostraron que agregar cuarzo semitransparente a un receptor solar podría atrapar la energía solar a temperaturas de hasta 1,050 C. Esto es lo suficientemente caliente como para reemplazar los combustibles fósiles en una variedad de industrias altamente contaminantes, según el estudio.

«Investigaciones anteriores sólo habían logrado demostrar el efecto de trampa térmica hasta los 170 °C», afirmó en un comunicado de prensa el investigador principal, Emiliano Casati.

«Nuestra investigación demostró que la captura solar térmica funciona no sólo a bajas temperaturas, sino también muy por encima de los 1.000 C. Esto es crucial para mostrar su potencial para aplicaciones industriales del mundo real».

Los investigadores utilizaron un disco de carburo de silicio para absorber la energía solar, pero le colocaron una varilla de cuarzo de aproximadamente un pie de largo. Debido a que el cuarzo es semitransparente, la luz puede atravesarlo, pero también absorbe fácilmente el calor y evita que se irradie hacia afuera.

Esto significó que cuando los investigadores sometieron la varilla de cuarzo a una luz solar simulada equivalente a 136 soles, la energía solar pasó fácilmente a la placa de silicio y luego quedó atrapada allí. Esto permitió que la placa se calentara hasta 1,050 C, en comparación con solo 600 C en el otro extremo de la varilla.

Las simulaciones del dispositivo descubrieron que la capacidad de captura térmica del cuarzo podría aumentar significativamente la eficiencia de los receptores solares. Agregar una varilla de cuarzo a un receptor de última generación podría aumentar la eficiencia del 40 por ciento al 70 por ciento cuando se intenta alcanzar temperaturas de 1200 C. Ese tipo de ganancia de eficiencia podría reducir drásticamente el tamaño y, por lo tanto, el costo del calor solar.

Si bien sigue siendo sólo una prueba de concepto, la simplicidad del enfoque significa que probablemente no sería demasiado difícil de aplicar a la tecnología de receptores existente. Empresas como Heliogen , que cuenta con el respaldo de Bill Gates, ya han desarrollado tecnología de hornos solares diseñada para generar las altas temperaturas necesarias en una amplia gama de industrias.

Casati dice que la promesa es clara, pero aún queda trabajo por hacer para demostrar su viabilidad comercial.

«La energía solar está fácilmente disponible y la tecnología ya está aquí», afirma. «Para motivar realmente la adopción de la industria, necesitamos demostrar la viabilidad económica y las ventajas de esta tecnología a escala».

Pero la perspectiva de reemplazar una parte tan grande de nuestro uso de combustibles fósiles con energía solar debería ser motivación suficiente para hacer realidad esta tecnología.

 

 

Reportacero

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