Nuevo sistema de moléculas fotosensibles permite almacenar energía solar como calor para su uso prolongado en calefacción

Investigadores de la Universidad Johannes Gutenberg de Mainz (JGU) y de la Universidad de Siegen, en Alemania, han desarrollado un nuevo método de almacenamiento eficiente de energía solar en moléculas especializadas, conocidas como interruptores fotosensibles o «fotointerruptores». Este enfoque permite capturar la energía solar y almacenarla en enlaces químicos, para luego liberarla como calor cuando se necesite, posicionándose como una solución prometedora para aplicaciones de calefacción.

Los «fotointerruptores» son moléculas que, al absorber la energía solar, la retienen en forma de enlaces químicos, lo que permite mantener la energía almacenada durante semanas e incluso meses. Tradicionalmente, la tecnología solar permite almacenar calor en agua u otros líquidos, pero estos métodos tienden a disipar el calor y eventualmente regresan a temperatura ambiente. En cambio, los interruptores fotosensibles ofrecen una alternativa más duradera, ideal para el aprovechamiento de la energía solar en calefacción.

El interés en fuentes de energía limpias está en auge a nivel mundial, con un aumento constante en la instalación de parques solares y eólicos. Sin embargo, estas fuentes solo suministran electricidad. Según la Agencia Internacional de la Energía (AIE), el 50% del consumo global de energía se destina a necesidades de calefacción, lo que evidencia la necesidad de soluciones sostenibles en esta área. Aquí es donde los fotointerruptores representan una opción valiosa al poder almacenar y liberar energía térmica de manera eficiente.

La Universidad de Siegen desarrolló los primeros interruptores fotosensibles hace unos años como una alternativa a las baterías de iones de litio, demostrando un potencial de almacenamiento de energía superior. No obstante, estos primeros fotointerruptores solo podían activarse bajo luz ultravioleta (UV), una pequeña porción del espectro solar, lo que limitaba su capacidad de captación energética.

Recientemente, los equipos de investigación de Siegen y JGU han logrado mejorar este sistema incorporando un compuesto denominado «sensibilizador», que permite captar energía solar de manera indirecta, similar al proceso de fotosíntesis. Esta mejora aumentó la eficiencia de almacenamiento de energía solar en más de diez veces, resolviendo así la limitación inicial de los fotointerruptores.

Según explicó Christoph Kerzig, profesor de química inorgánica en JGU, “el sensibilizador absorbe la luz y transfiere energía al fotointerruptor, que de otra manera no podría activarse en estas condiciones”. Esta transferencia eficiente de energía permitió ampliar los límites de captación de luz y optimizar la conversión de la luz en energía química almacenada.

La investigación, en la que también participó Till Zähringer, estudiante de doctorado en el laboratorio de Kerzig, ha logrado no solo aumentar el rango de captación de luz, sino también mejorar la eficiencia en la conversión de luz en energía química almacenada. El equipo observó cómo cada fotón captado desencadenaba la formación de un enlace químico, maximizando el rendimiento de conversión energética, un logro poco común en sistemas fototérmicos.

Para probar la robustez de este sistema, el equipo lo sometió a múltiples ciclos de carga y descarga, simulando escenarios reales en los que la energía solar almacenada se reutiliza en diversas ocasiones. Esto demostró que el método es no solo eficiente, sino también duradero, posicionándose como una alternativa viable para el almacenamiento y la liberación de calor solar en el futuro.