Los científicos alemanes están probando «el sol artificial más grande del mundo» con la esperanza que las fuentes de luz intensas se puedan utilizar para generar el combustible respetuoso con medio ambiente.
El experimento de Synlight en Jülich, a unos 19 kilómetros al oeste de Colonia, consta de 149 proyectores y produce luz unas 10.000 veces de la intensidad de la luz solar natural en la Tierra.
Cuando todas las lámparas giran para concentrar la luz en un solo punto, el instrumento puede generar una temperatura de aproximadamente 3.500C, casi dos o tres veces la temperatura de un alto horno, es realmente un sol artificial.
Contribuir a la transición energética
Johannes Remmel, Ministro de Protección Climática, Medio Ambiente, Agricultura, Conservación de la Naturaleza y Protección del Consumidor, Renania del Norte-Westfalia, enfatizó sobre la importancia de la investigación para la transición energética: «Necesitamos expandir la tecnología existente de manera práctica para lograr objetivos de energía renovable, pero la transición energética vacilará sin inversiones en investigación innovadora, en tecnologías de vanguardia y en proyectos globales de faros como Synlight«.
En el edificio de tres pisos Synlight, hay 149 lámparas de arco corto de xenón. Para la comparación, en un cine grande, la pantalla se ilumina con una sola lámpara del arco corto del xenón. Los científicos pueden enfocar estos «radiadores» en un área de 20 por 20 centímetros. Con una matriz de 350 kilovatios de Synlight, nuestro sol artificial, produce 10.000 veces la intensidad de la radiación solar en la superficie de la Tierra, como ya hemos comentados. Las temperaturas en el punto objetivo de las lámparas pueden alcanzar hasta 3.000 grados Celsius. Los investigadores usan estas temperaturas para fabricar combustibles, incluyendo el hidrógeno.
El hidrógeno está considerado el combustible del futuro porque se quema sin producir dióxido de carbono. Pero la producción de hidrógeno, dividiendo el agua en sus componentes de hidrógeno y oxígeno, necesita cantidades significativas de energía. En el futuro, esto se obtendrá del Sol. «Las energías renovables serán el pilar del suministro de energía global del futuro», dijo el miembro del Consejo Ejecutivo de DLR, Lemmer, enfatizando la relevancia de la investigación intensiva en la producción de energías alternativas. «Los combustibles, propulsores y combustibles adquiridos con energía solar ofrecen un inmenso potencial para el almacenamiento a largo plazo y la producción de materias primas químicas, y la reducción de las emisiones de dióxido de carbono.» Synlight mejorará nuestra investigación en este campo.
Desarrollo más rápido en condiciones de laboratorio
La luz del sol en Europa central es poco fiable e irregular, por lo que un sol artificial es la opción preferida para el desarrollo de procesos de producción de combustibles solares. Períodos de tiempo desfavorable y las horas fluctuantes de la luz solar podrían de otro modo impactar negativamente las pruebas. La reubicación de las instalaciones de investigación a regiones más soleadas solo parece ofrecer una mejora en estas condiciones; incluso en estos lugares, el Sol nunca brilla con una intensidad constante. Además, un entorno de prueba con condiciones precisamente reproducibles es clave para el desarrollo del trabajo.
Los científicos del Instituto DLR de Investigación Solar ya lograron producir hidrógeno usando la radiación solar hace varios años, aunque a escala de laboratorio. El tamaño de estos procesos necesita ser ampliado significativamente para hacerlos interesantes para aplicaciones industriales. Este es el objetivo de Synlight.
«Synlight llena un vacío en la calificación de los componentes y procesos solares térmicos», explica Kai Wieghardt, quien jugó un papel clave en el desarrollo y la construcción de la instalación. «La escala del nuevo sol artificial está entre los sistemas de laboratorio como las lámparas de alto rendimiento de DLR en Colonia y las instalaciones técnicas a gran escala, como la torre solar aquí en Jülich» Tres cámaras de radiación están disponibles para los experimentos. Dirigido hacia cada cámara, para lo cual las lámparas necesarias se dirigen a puntos de destino únicos o a la superficie más ancha del sistema de prueba, según las necesidades, lo que permite la preparación simultánea de varios experimentos y la utilización óptima de la instalación.
El Instituto DLR de Investigación Solar ha implementado la instalación de investigación en un edificio construido por el Centro de Investigación Jülich (FZJ) durante los últimos dos años y alquilado a Synlight a largo plazo. El estado de Renania del Norte-Westfalia apoyó el proyecto con 2,4 millones de euros, aproximadamente el 70 por ciento de la suma total de 3,5 millones de euros. La diferencia de 1,1 millones de euros fue proporcionada por el BMWi.
El experimento de Synlight está investigando la posibilidad de que una disposición similar podría ser utilizada para impulsar una reacción para extraer hidrógeno del vapor de agua, que podría entonces ser utilizado como fuente de combustible para aviones y automóviles.
Synlight utiliza actualmente una gran cantidad de energía, cuatro horas de operación consume tanta electricidad como una casa de cuatro personas durante un año, pero los científicos esperan que en el futuro la luz solar natural podría ser utilizado para producir hidrógeno de una manera neutral, libre de carbono.
«Necesitábamos miles de millones de toneladas de hidrógeno si queríamos conducir aviones y coches con combustible libre de CO2″, dijo Hoffschmidt. «El cambio climático se está acelerando, por lo que necesitamos acelerar la innovación«.
