Los investigadores españoles y estadounidenses del proyecto europeo SESPer, coordinado por la agencia estatal del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), en España, han identificado un material que podría hacer que la energía solar esté disponible en cualquier momento del día o de la noche, a un costo menor que las tecnologías de baterías eléctricas.
En el proyecto, que se desarrolló entre 2017 y 2020, también han participado la Fundación IMDEA Energía (España) y la Universidad Northwestern (EE.UU.), con un presupuesto de 239.191,20 euros, financiados íntegramente por el programa de investigación Horizonte 2020 de la Comisión Europea.
Con el apoyo de una beca Marie Skłodowska-Curie, la investigadora Emanuela Mastronardo examinó 24 perovskitas, materiales con la misma estructura cristalina que el óxido de titanio y calcio mineral, de los cuales se eligió uno que era el mejor candidato para almacenar energía solar a altas temperaturas.
Mastronardo considera que las perovskitas son claves para ofrecer una nueva generación de plantas de energía solar de concentración (CSP) que convertirán el calor en electricidad de manera más eficiente, al tiempo que almacenarán y suministrarán energía a demanda cuando el sol está ausente mediante sistemas de almacenamiento de energía térmica.
Perovskitas de la corteza terrestre
Muchas investigaciones sobre los tipos de perovskitas se han centrado en aquellas que contienen tierras raras, aumentando el coste para su uso a gran escala. Por ello, Mastronardo y un equipo de cinco investigadores optaron por estudiar los elementos que abundan en la corteza terrestre, encontrando una combinación adecuada de calcio, hierro y manganeso. Los investigadores midieron su capacidad de almacenamiento de calor usando 500 mg y luego llevaron a cabo pruebas en el reactor de aproximadamente 50 g del material.
Los resultados fueron muy favorecedores, ya que «el material mostró la misma capacidad de almacenamiento de calor cuando se opera a una escala de gramos en un reactor más realista que cuando se mide a una escala mucho más pequeña en los ensayos iniciales para determinar las propiedades termodinámicas», explica Juan M. Coronado, del Consejo Nacional de Investigaciones de España y supervisor de Emanuela Mastronardo. Según Coronado, este hallazgo resulta prometedor para el diseño y desarrollo de las plantas de energía solar.
Para que la perovskita identificada pueda usarse de manera comercial en las plantas solares, se requiere de más pruebas en aplicaciones reales donde se utilicen cientos de gramos y luego toneladas del material. La estabilidad del material debería ser probada para ver si puede soportar más de 1.000 ciclos, habiendo resistido 80 horas durante el proyecto SESPer. Sin embargo, Mastronardo y Coronado son optimistas, ya que consideran que el material tiene el potencial de ofrecer al mercado de sistemas de almacenamiento termoquímico (TCS) mucha más potencia, revolucionando el sector energético.