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Nuevo dispositivo fotovoltaico para convertir la incandescencia directamente en electricidad

Un estudio realizado en la Universidad Politécnica de Madrid ha dado como resultado un nuevo sistema para generar electricidad que permitirá mejorar la eficiencia de la industria y del almacenamiento energético.

Ilustración del dispositivo fotovoltaico para convertir la incandescencia directamente en electricidad
Dispositivo fotovoltaico para convertir la incandescencia directamente en electricidad

Los dispositivos termofotovoltaicos son una alternativa eficiente a los generadores termoeléctricos para convertir el calor en electricidad. Sin embargo, los sistemas actuales sólo son eficientes cuando la fuente térmica tiene temperaturas por encima de los 1200ºC, lo que limita sus posibles aplicaciones. Un investigador del Instituto de Energía Solar (IES-UPM), de la Universidad Politécnica de Madrid, propone un nuevo dispositivo que consigue superar esa limitación. Gracias a un nuevo diseño, basado en células termofotovoltaicas bifaciales, es posible convertir el calor radiante en electricidad a temperaturas más bajas.

El problema de los sistemas actuales es que cuando la temperatura de la incandescencia disminuye, la energía de los fotones también disminuye, y, por lo tanto, el espejo es responsable de reflejar una mayor cantidad de fotones de infrarrojo. Se impone, por tanto, la utilización de espejos muy eficientes, mucho más eficientes de los que existen en la actualidad. Con los espejos actuales es muy difícil alcanzar eficiencias elevadas a temperaturas menores de 1200ºC.

“La célula bifacial termofotovoltaica propuesta y patentada por la UPM resuelve este problema eliminando el uso de espejos” señala Alejandro Datas, el inventor de dicha célula. En su lugar, la célula se introduce en una cavidad incandescente para captar radiación por ambas caras. A diferencia de las células convencionales, los fotones poco energéticos atraviesan la célula y se reabsorben directamente en el emisor. Además, como la célula se ilumina por ambas caras, la potencia generada es el doble de la generada por una célula convencional. “Este último aspecto es clave, ya que permite producir el doble de potencia sin aumentar el coste del dispositivo, es decir, permite reducir el coste de la potencia generada a la mitad”, explica el investigador.

Una de las claves del diseño es que la célula se refrigera por los cantos. Las simulaciones realizadas predicen que de esta forma es posible mantener las células a una temperatura razonablemente baja, por debajo de los 80ºC sin pérdidas significativas de eficiencia.

El estudio, recientemente publicado en la revista ACS Photonics, concluye que las células termofotovoltaicas bifaciales permitirían la conversión eficiente del calor radiante en electricidad a temperaturas más bajas que los diseños monofaciales convencionales. Por lo tanto, podrían usarse para la recuperación de calor residual industrial o en sistemas de almacenamiento de energía térmica.



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