Investigadores de la UNED desarrollan un método innovador para generar electricidad a partir del calor mediante células termorradiativas, capaces de operar sin luz solar y aprovechar fuentes de baja temperatura.
Julio Juan Fernández Sánchez, profesor titular de la UNED en el Departamento de Física Fundamental de la Facultad de Ciencias, está llevando a cabo una investigación innovadora que busca generar electricidad a partir del calor mediante un método conocido como intercambio termorradiativo de energía. Este enfoque se inspira en el funcionamiento inverso de las placas solares y tiene una ventaja notable: puede producir energía incluso durante la noche, cuando no hay radiación solar disponible.
El sistema propuesto permite la producción de electricidad durante la noche, superando las limitaciones de los dispositivos fotovoltaicos convencionales.
La tecnología podría alcanzar una eficiencia máxima del 13,9% a temperaturas alrededor de los 190 grados centígrados.
A pesar de su enfoque inicial en aplicaciones de baja potencia, esta tecnología podría ser útil para sistemas autónomos y sondas espaciales.
La investigación propone un nuevo método para generar electricidad aprovechando el calor emitido por objetos o superficies calientes, como radiadores o tuberías industriales. El dispositivo empleado en este proceso se denomina célula termorradiativa. A diferencia de las placas solares tradicionales que absorben luz para generar corriente eléctrica, este sistema emite radiación infrarroja —calor invisible— hacia un entorno más frío, lo que resulta en la producción de electricidad.
Uno de los avances clave en esta investigación es la incorporación del fenómeno conocido como calentamiento adiabático. En términos sencillos, los portadores de carga —las partículas responsables del transporte eléctrico— ingresan a una zona fría del dispositivo y se calientan gradualmente al moverse hacia una región caliente. Este aumento energético les permite liberar energía en forma de radiación al final del recorrido, incrementando así el voltaje generado.
Los resultados preliminares sugieren que este diseño podría lograr una eficiencia máxima del 13,9%, especialmente cuando la temperatura de la zona caliente alcanza aproximadamente los 190 grados centígrados. Esto abre nuevas oportunidades para aprovechar fuentes de calor a baja temperatura, como motores o calor residual industrial. Además, el sistema puede funcionar con diferencias térmicas tan pequeñas como entre 10 y 20 grados, un rango donde otras tecnologías suelen tener limitaciones significativas.
Fernández Sánchez destaca que esta línea de investigación surge ante un desafío poco visible en la transición energética: la falta de generación eléctrica durante períodos sin radiación solar. “Los dispositivos fotovoltaicos no producen electricidad por la noche; estas células están diseñadas precisamente para operar en esos momentos”, aclara el investigador.
Aunque inicialmente esta tecnología no está orientada a grandes consumos eléctricos, se prevé que sus primeras aplicaciones sean en situaciones que requieran poca energía. “Es probable que los primeros desarrollos se utilicen en sistemas autónomos o dispositivos electrónicos”, indica Fernández Sánchez. De hecho, menciona que agencias como la NASA ya están explorando soluciones similares como fuente energética para sondas espaciales.
No obstante, el investigador evita establecer plazos concretos para el desarrollo comercial debido a un obstáculo principal: los materiales necesarios para su implementación. Aunque existen algunos con propiedades adecuadas, aún queda por determinar si funcionarán bajo condiciones reales. Por ello, considera que la viabilidad comercial podría estar a varios años vista.
Este reto técnico radica principalmente en encontrar emisores eficientes para las células termorradiativas. “Ese es nuestro mayor desafío”, reconoce Fernández Sánchez. Sin embargo, matiza que otros requisitos tecnológicos son similares a los utilizados en células solares o sistemas termofotovoltaicos, lo cual reduce cierta incertidumbre sobre otros aspectos del desarrollo.
A pesar de estos desafíos, el potencial de esta tecnología es considerable. “Permitirá aprovechar calor que actualmente se pierde”, afirma el investigador refiriéndose a procesos industriales y motores. Aunque no sustituirá las grandes fuentes energéticas existentes, sí podría mejorar significativamente la eficiencia energética global mediante sistemas parcialmente autoalimentados.
A diferencia de los generadores termoeléctricos convencionales que dependen del flujo directo de calor entre dos puntos, esta propuesta se basa en la emisión de radiación. “Esto permite trabajar con diferencias térmicas mucho más pequeñas”, enfatiza Fernández Sánchez. En conclusión, si bien las células solares enfrían a sus portadores al desplazarse, este nuevo enfoque los calienta; una inversión conceptual que podría abrir nuevas vías para convertir calor en electricidad donde antes apenas era posible aprovecharlo.