Sistema revolucionario de energía solar combina toba volcánica y tecnología geotérmica para mayor eficiencia
7 enero, 2025
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**Investigadores en China desarrollan un innovador sistema de almacenamiento energético con piedras de toba volcánica**
Un equipo de científicos de la Universidad Jiaotong de Xi’an, en China, ha diseñado un sistema pionero que combina tecnología fotovoltaica-térmica (PVT) con intercambiadores de calor geotérmico (GHE, por sus siglas en inglés) utilizando piedras de toba volcánica como material de almacenamiento térmico. Este enfoque promete mejorar la eficiencia energética y la regulación térmica de los paneles solares, al tiempo que ofrece una solución sostenible para el almacenamiento de energía.
Ahmad Alqatamin, autor principal del estudio, explicó a *pv magazine* que la clave del sistema radica en las propiedades únicas de las piedras de toba volcánica, como su alta porosidad y conductividad térmica. Estas características permiten un enfriamiento más eficiente de los módulos fotovoltaicos y una mayor capacidad de almacenamiento térmico, incluso bajo condiciones ambientales variables.
El prototipo del sistema fue construido en Tafila, Jordania, una región caracterizada por altos niveles de radiación solar, fluctuaciones de temperatura marcadas y un terreno accidentado. Los módulos PVT utilizados tienen una potencia nominal de 50 W, una eficiencia celular del 18%, una corriente de cortocircuito de 3,01 A y un voltaje de circuito abierto de 21,6 V.
El intercambiador de calor geotérmico se diseñó con un único pozo relleno de piedras de toba volcánica, un material compuesto principalmente de pumita basáltica. Este recurso es abundante en Jordania y es conocido por su ligereza y alto contenido de sílice, lo que mejora significativamente su capacidad térmica. El GHE se instaló en una excavación de 2,5 metros de largo, 2 metros de ancho y 3 metros de profundidad. Un ventilador colocado en la salida del conducto cuadrado permite que el aire circule a través del sistema, interactuando con la energía geotérmica para disipar calor en verano y absorberlo en invierno.
Los investigadores midieron el rendimiento térmico y eléctrico del sistema mediante un piranómetro, un multímetro digital y un medidor de flujo de masa variable, además de sensores de temperatura tipo K distribuidos estratégicamente. Los datos obtenidos se compararon con los de un sistema PVT convencional sin GHE.
Los resultados fueron prometedores: las piedras de toba volcánica lograron reducir la temperatura de los módulos fotovoltaicos hasta en un 23%, lo que permitió alcanzar una eficiencia de conversión de energía del 17,25%, un 6,25% más que el sistema de referencia, que solo logró un 16,65%. En términos de eficiencia térmica, el sistema innovador alcanzó un 70,61%, superando significativamente el 58,66% del sistema convencional.
Además, el intercambiador de calor geotérmico demostró ser capaz de incrementar la temperatura del aire de salida en un promedio de 10 °C por encima de la temperatura ambiente, incluso bajo condiciones climáticas variables. Según los investigadores, esto se debe a la estructura porosa de las piedras de toba volcánica, que estabiliza el intercambio de calor y garantiza un rendimiento térmico confiable.
El estudio, titulado *“Investigación experimental de un sistema fotovoltaico-térmico integrado con un intercambiador de calor geotérmico utilizando piedras de toba volcánica”*, fue publicado en la revista *Applied Thermal Energy*.
De cara al futuro, el equipo de investigación planea evaluar el desempeño del sistema en diferentes entornos climáticos y explorar su viabilidad para aplicaciones a gran escala. También tienen previsto realizar estudios económicos para analizar los costos y los posibles ahorros energéticos que esta tecnología podría ofrecer.
Este avance representa un paso importante hacia la integración de soluciones sostenibles en el sector energético, aprovechando materiales naturales como la toba volcánica para mejorar la eficiencia y la sostenibilidad de los sistemas de energía renovable.
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