L'energia solar fotovoltaica representa una solució efectiva i sostenible per a la producció d'electricitat. El seu creixement continu, acompanyat d'innovacions i polítiques favorables, la col·loca com una de les principals fonts d'energia renovable al món. S’ha convertit en una de les fonts renovables més importants en el context de transició energètica, però encara presenta certs desafiaments per la producció solar intermitent i la demanda fluctuant d’energia. Per això, calen sistemes d’emmagatzematge eficients que permetin tenir energia disponible quan creix la demanda. Ara, un equip de recerca internacional liderat pel professor ICREA Kasper Moth-Poulsen, investigador del Departament d'Enginyeria Química de la Universitat Politècnica de Catalunya – BarcelonaTech (UPC) vinculat a l’Escola d'Enginyeria de Barcelona Est (EEBE), ha desenvolupat el primer dispositiu híbrid que combina una cèl·lula solar de silici amb un sistema innovador d'emmagatzematge tèrmic molecular (MOST, per les sigles en anglès de MOlecular Solar Thermal Energy Storage Systems).
Els resultats de la recerca s’han publicat recentment a la revista científica Joule. Aquesta innovació dona resposta als reptes que presenten les tecnologies actuals, ja que encara no tenen un rendiment òptim, sobretot per l’escalfament que experimenten, cosa que influeix en la producció d’energia i la durabilitat dels sistemes fotovoltaics. D’altra banda, els dispositius actuals d’emmagatzematge, com les bateries, depenen de materials no sostenibles.
El sistema MOST està format per molècules orgàniques que, quan són irradiades amb fotons d'alta energia, com la llum ultraviolada, experimenten una transformació química i emmagatzemen aquesta energia per al seu ús posterior. Com a particularitat del sistema, aquestes molècules també proporcionen refrigeració a la cèl·lula fotovoltaica en actuar com a filtre òptic i bloquejar els fotons que normalment causarien escalfament i reduirien l’eficiència del sistema. D’aquesta manera, el dispositiu permet tant generar electricitat com energia química emmagatzemada.
A diferència d’altres tecnologies que depenen de materials escassos, el sistema MOST utilitza elements comuns com el carboni, l’hidrogen, l’oxigen, el nitrogen i el fluor, de manera que ofereix una alternativa d’emmagatzematge d’energia més sostenible.
Major eficiència energètica
Amb el nou dispositiu s’aconsegueix millorar l'eficiència energètica de forma significativa. En les proves experimentals s’ha aconseguit una eficiència rècord d’emmagatzematge d’energia solar tèrmica molecular del 2,3%. La integració d’aquest sistema híbrid permet també una reducció de la temperatura de la cel·la fotovoltaica de fins a 8 °C, de forma que es redueixen les pèrdues energètiques per calor, amb un augment de l'eficiència del 12,6% de la fotovoltaica. El dispositiu combinat funciona amb una eficiència d’utilització solar de fins al 14,9%, una xifra que representa una millora respecte dels dos sistemes solars híbrids quan funcionen de manera independent.
La combinació d'energia fotovoltaica amb emmagatzematge tèrmic molecular no només permetrà millorar l'eficiència energètica, sinó que també contribuirà a reduir la dependència dels combustibles fòssils i a minimitzar l'impacte ambiental associat a altres formes d'emmagatzematge d'energia, com les bateries basades en materials escassos i contaminants.
Amb aquest dispositiu híbrid, es preveu poder donar resposta a la demanda creixent d’energia neta i d’emmagatzematge eficient, un pas més cap a la transició energètica.
El dispositiu s’ha desenvolupat en el marc dels projectes ERC PHOTHERM i EU FET-PROACT MOST, finançats per la Unió Europea amb 2 i 4,3 milions d’euros, respectivament. A més de la UPC, en la recerca han participat investigadors i investigadores de la Universitat de Cambridge, al Regne Unit, la Universitat Chalmers de Tecnologia, de Suècia, i l’Institut de Ciència de Materials de Barcelona (ICMAB-CSIC), entre altres.
