Investigadores del MIT y del Laboratorio Nacional de Energía (NREL) acaban de detalles publicados de un motor térmico sin partes móviles. El motor actualmente tiene una eficiencia alrededor del 40% y un día podría reemplazar las turbinas de vapor en el futuro.
Célula fotovoltaica térmica TPV
El nuevo motor térmico tiene unas características similares a las células fotovoltaicas tradicionales, pero captura fotones elevados energia de una fuente incandescente para producir electricidad. Es capaz de generar energía a partir de temperaturas entre 1900 y 2000 grados centígrados (entre 3.400 y 4.300 grados Fahrenheit).
En el futuro, este motor térmico podría integrar las células en una batería de calor a escala de red. Cuando sea necesario, las células TPV podrían convertir el calor en electricidad y alimentarlo a la red para llenar los vacíos de suministro causados por las restricciones de suministro de energía renovable.
¿Y hoy?
Por el momento, el equipo ha demostrado con éxito el funcionamiento de los elementos fundamentales de un sistema de tan pequeña escala. Actualmente está trabajando en cómo conectar todos los componentes para construir una prueba de tamaño completo.
A largo plazo, como se ha mencionado, las células fotovoltaicas térmicas podrían sustituir por completo a las centrales eléctricas de combustibles fósiles.
“Este motor térmico es el último paso clave para demostrar que las baterías térmicas son un concepto viable”, explica. Enrique Asegún, Robert N. Noyce Profesor de Desarrollo Profesional en el Departamento de Ingeniería Mecánica del MIT. "Este es un paso absolutamente crítico en el camino de la transición ecológica para llegar a una red completamente descarbonizada".
Una revolución para la industria energética
Hoy en día, la mayor parte de la producción mundial de energía proviene de fuentes como el carbón y el gas natural, así como de algunas fuentes de energía a gran escala, como la nuclear y la solar concentrada.
Las turbinas de vapor son la tecnología más común para convertir el calor en electricidad, una tecnología que ha cambiado muy poco durante más de un siglo. Y no tan eficiente, parece.
Las turbinas de vapor convierten alrededor del 35% de la energía de una fuente de calor a electricidad útil: algunos modelos logran eficiencias hasta 60%. Eso es genial, pero las turbinas de vapor tienen un inconveniente importante: requieren piezas móviles que se desgastan con el tiempo.
Las piezas también deben poder tolerar altas temperaturas durante largos períodos de tiempo. Las piezas eventualmente se desgastan con el tiempo. Para evitar esto, la investigación explora alternativas de estado sólido que podrían proporcionar reemplazos directos para las máquinas de vapor tradicionales.
Un motor térmico de estado sólido
“Una de las ventajas de los convertidores de energía de estado sólido es que pueden funcionar a temperaturas más altas con menos costos de mantenimiento ya que no tienen partes móviles”, señala Henry sobre el motor térmico recientemente desarrollado.
Las células TPV podrían ser el punto de partida para este tipo de cosas. Las próximas mejoras tienen un enorme potencial para reducir la dependencia de las economías mundiales de los combustibles fósiles.
“Definitivamente hay un gran beneficio neto aquí en términos de sustentabilidad”, dice Henry. “La tecnología de este motor térmico es segura y respetuosa con el medio ambiente”.
