La energía solar concentrada es la energía renovable del futuro, ya que es fácil de manipular para almacenar energía térmica. Aunque históricamente ha sido una energía más cara y compleja que la fotovoltaica, en los últimos años se han producido importantes avances en esta tecnología y cada vez se están extendiendo a más países las instalaciones de concentración de energía solar como fuente para un futuro sostenible.

Según explica Iñigo González de Arrieta, investigador del grupo de Propiedades Termofísicas de Materiales de la Universidad del País Vasco (EHU), “estamos investigando materiales ultranegros para su uso en torres solares”. En este tipo de instalaciones, la energía de los rayos solares se dirige, mediante espejos, a una torre absorbente. “Cuanto más eficientes sean los materiales absorbentes que consigamos, más competitivos serán los sistemas, y ello permitirá generar oportunidades para este tipo de energía”, dice González de Arrieta. Utilizando herramientas punteras creadas en el propio laboratorio de la EHU, “realizamos análisis termoópticos para medir las características de absorción de las muestras que nos llegan. A nivel internacional existen pocos laboratorios que puedan realizar investigación a altas temperaturas”.

El equipo investigador de la EHU ha realizado una caracterización termoóptica de las nanoagujas de cobaltato de cobre patentadas por la Universidad de California de San Diego en colaboración con el grupo de investigación de Propiedades Termofísicas de Materiales de la EHU. “Hemos visto que estas nanoagujas de cobaltato de cobre dan mejores resultados que los nanotubos de carbono que se han utilizado hasta ahora y han dado mejores resultados aún al cubrir estas nanoagujas con un óxido de zinc”, señala el doctor de la EHU.

Objetivo: absorción del 100 % de la luz

Los espejos reflejan la luz a la torre, en la que se pretende que la absorción sea máxima, por lo que los materiales absorbentes deben ser ultranegros. Los materiales más negros que existen actualmente en el mercado están formados por nanotubos de carbono colocados verticalmente. A pesar de que estos materiales tienen índices ópticos adecuados y geometrías muy apropiadas para capturar la luz, “los nanotubos de carbono no son estables en ambientes de altas temperaturas y alta humedad. Por lo tanto, hay que cubrirlos con materiales más resistentes, lo que reduce su optimización —explica—. Los nanotubos de carbono absorben alrededor del 99 % de la luz, pero no se pueden utilizar en torres solares”.

Por lo tanto, considera que las nanoagujas de cobaltato de cobre van a suponer un gran avance: “Son mucho más estables a altas temperaturas y, además, estas nanoagujas recubiertas de óxido de zinc tienen una absorción mayor que los nanotubos que se han utilizado hasta ahora”. Los materiales utilizados actualmente en las torres solares (siliconas negras) absorben el 95 % de la luz, que es mucho; pero las nanoagujas de cobaltato de cobre absorben el 99 %, y más aún las recubiertas con óxido de zinc: el 99,5 %”, explica González de Arrieta.

El doctor Renkun Chen, de la Universidad de California en San Diego, está colaborando con el Departamento de Energía de EE. UU. para comenzar a usar las nanoagujas de cobaltato de cobre recubiertas con óxido de zinc dopado en las torres solares, “pero debido a la situación de inestabilidad en EE. UU. no sabemos en qué va a quedar”, explica el investigador de la EHU.

Hay instalaciones de torres solares en Andalucía y en algunos desiertos del mundo. En España solo se suministra el 5 % de la energía a través de esta tecnología. El investigador ha puesto de manifiesto la importancia de “avanzar en esta energía renovable, dotada de muchas ventajas: es totalmente limpia y se puede utilizar incluso cuando no brilla el sol”. El calor solar que se absorbe en las torres se almacena como energía térmica: “El calor solar se utiliza principalmente para fundir determinadas sales. La sal fundida almacena muy bien el calor y, posteriormente, es mucho más fácil que esa energía térmica vuelva a entrar en la red de energía”.

González de Arrieta ha destacado la necesidad de seguir desarrollando y caracterizando nuevos recubrimientos con propiedades ópticas mejoradas para su uso en torres solares. Y señala que es probable que en el futuro se sigan estudiando las posibilidades de cubrir las nanoagujas con materiales más conductivos.

Información adicional

El grupo Propiedades Termofísicas de Materiales está formado por miembros del Departamento de Física de la EHU y de las escuelas de ingeniería de Bilbao y Vitoria. Los investigadores de la EHU Telmo Echániz y Gabriel López han colaborado con Iñigo González de Arrieta.