Físicos de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de la Universidad de Harvard han teorizado sobre un nuevo dispositivo de energía renovable capaz aprovechar la energía de las emisiones infrarrojas de la Tierra hacia el espacio exterior.
Calentado por el sol, nuestro planeta está caliente en comparación con el vacío y gélido espacio. Gracias a los últimos avances tecnológicos, dicen los investigadores, este desequilibrio térmico pronto podría transformarse en corriente continua de energía, aprovechando una fuente de energía enorme y sin explotar.
Su análisis de la termodinámica, cuestiones prácticas y requisitos tecnológicos para conseguir fabricar un dispositivo, que permita aprovechar este potencial, se exponen esta semana en la revista Proceedings.
"No es para nada evidente, al principio, comprender cómo se genera corriente continua mediante la emisión de luz infrarroja en el espacio libre hacia el frío", dice el investigador principal Federico Capasso. Generar energía mediante la emisión y no por absorción de la luz es raro. Tiene sentido físicamente una vez que se piensa en ello, pero es muy contradictorio. Estamos hablando de la utilización de la física en nanoescala para una aplicación completamente nueva.
Capasso es un experto de renombre mundial en la física de semiconductores, la fotónica y la electrónica de estado sólido. Coinventó el láser cuántico en cascada de infrarrojos en 1994.
"La banda media de los rayos infrarrojos ha sido, en general, una parte olvidada del espectro", dice Capasso. "Incluso para la espectroscopia, hasta que surgió el láser de cascada cuántica, el infrarrojo medio se considera una zona muy difícil de trabajar. La gente simplemente tenían los ojos vendados".
Ahora, Capasso y su equipo de investigación están proponiendo algo parecido a un panel solar fotovoltaico, pero en lugar de capturar la luz visible entrante, el dispositivo se basaría en generar energía eléctrica mediante la liberación de la luz infrarroja.
El grupo de Capasso sugiere dos tipos de recolectores de energía emisiva: una que es análogo a un generador de energía solar térmica, y uno que es análogo a una célula fotovoltaica. Ambos se ejecutan a la inversa.
El primer tipo de dispositivo podría consistir en un plato "caliente" a la temperatura de la Tierra y el aire, con una placa de "frío" en la parte superior de la misma. La placa fría, mirando hacia arriba, se hace de un material altamente emisivo que enfría muy eficientemente el calor que se irradia hacia el cielo.
El segundo dispositivo propuesto se basa en las diferencias de temperatura entre los componentes electrónicos a nanoescala -diodos y antenas- a una temperatura que se puede sentir con la mano.
DIFERENCIA DE TEMPERATURAS
Para favorecer la necesaria diferencia de temperaturas, el investigador recurre a la tecnología de diodos desarrollada en 1968 por JB Gunn. Los componentes de un circuito eléctrico pueden empujar corriente de forma instantánea en cualquier dirección, lo que se denomina ruido eléctrico.
Aplicando los diagramas de Gunn, si un diodo --componente eléctrico partecido a una válvula-- está a una temperatura mayor que una resistencia, empujará la corriente en una sola dirección, produciendo una tensión positiva . El grupo de Capasso sugiere que el papel de la resistencia podría ser jugado por una antena microscópica que emite de manera muy eficiente la radiación infrarroja de la Tierra hacia el cielo, enfriando los electrones en solo una parte del circuito.
El resultado es que "se obtiene una corriente eléctrica directamente del proceso de radiación, sin el paso intermedio de enfriamiento de un objeto macroscópico"
Según el estudio, un solo dispositivo plano podría ser revestido en muchos de estos circuitos diminutos, orientados al cielo, y ser utilizados para generar energía.
Enlaces relacionados: Infrared: A new renewable energy source?
Europa Press
