Cient�ficos logran generar m�s de 1.000 grados de temperatura usando energ�a solar

11/4/2025

Un mundo donde la energ�a del sol no solo ilumine nuestros d�as, sino que tambi�n forme parte de industrias esenciales como la del� acero o el cemento cada vez est� m�s cerca. Y esto es gracias al trabajo de diversos investigadores alrededor del mundo que buscan reducir la dependencia de los combustibles f�siles en nuestro d�a a d�a.

En concreto, hablamos de un equipo de investigadores suizos liderados por Emiliano Casati de ETH Zurich, quienes han alcanzado un hito significativo en la aplicaci�n de la energ�a solar. Su estudio se ha basado en el desarrollo de un m�todo para generar temperaturas superiores a los 1.000�C. �C�mo lo han logrado? Utilizando cuarzo sint�tico y un fen�meno llamado trampa t�rmica, del cual hablaremos con m�s detalle a lo largo del art�culo.

Resumen:

�C�mo surge la investigaci�n?

Por todo es sabido que cualquier plan que busque contrarrestar el cambio clim�tico debe abordar el desaf�o de descarbonizar el calor industrial. En ese sentido, la energ�a solar es clave en este contexto, ya que puede concentrarse y convertirse directamente en calor para alcanzar temperaturas de hasta 3.000�C. El principal problema es que, los convertidores solares actuales tienen rendimientos deficientes y altos costes cuando se necesitan temperaturas superiores a los 1.000�C, debido a las p�rdidas por radiaci�n.

En ese sentido, surge el estudio del que hablamos en este art�culo, un trabajo que buscaba demostrar que la energ�a solar puede atraparse de forma efectiva por encima de los 1.000�C.

�Qu� es el m�todo de calor solar?

Cuando hablamos de radiaci�n solar y absorci�n de energ�a, debemos tener en cuenta que existen m�ltiples diferencias en funci�n de los materiales que se utilicen. Por un lado, los materiales opacos absorben la luz en su superficie y la transfieren por conducci�n a trav�s de las paredes. Por el contrario, la radiaci�n solar en materiales semitransparentes puede penetrar y absorberse de forma volum�trica, es decir, en el interior del material.

En ese sentido, los investigadores del estudio se dieron cuenta que mediante la combinaci�n adecuada del material semitransparente y la fuente radiactiva, era posible alcanzar temperaturas m�s altas en el interior del material que en la superficie.

El m�todo de calor solar es una t�cnica que utiliza la energ�a del sol para generar calor alcanzando temperaturas superiores a los 1.000�C. Se basa principalmente en el uso de materiales semitransparentes, como el cuarzo sint�tico, con los que se captura y concentra la energ�a solar.

�Qui�n ha desarrollado este m�todo?

Como coment�bamos al inicio, este m�todo ha sido desarrollado por un equipo de investigadores en Suiza, liderado por Emiliano Casati. El equipo ha trabajado intensamente con el fin de demostrar la viabilidad de esta t�cnica, que podr�a transformar la manera en que las industrias generan el calor necesario para sus procesos productivos.

�Cu�l ha sido el proceso de desarrollo?

Para llevar a cabo el proceso de investigaci�n, se utiliz� cuarzo sint�tico adherido a un disco opaco de silicio como absorbente de energ�a. Este dispositivo fue expuesto a una concentraci�n de luz equivalente a la proveniente de 136 soles, alcanzando temperaturas de hasta 1.050�C en la placa absorbente, mientras que el otro extremo del cuarzo permanec�a a 600�C.

A trav�s de modelos de transferencia de calor, el equipo tambi�n simul� la eficiencia de la trampa t�rmica del cuarzo bajo diferentes condiciones. Los resultados mostraron que este m�todo puede alcanzar la temperatura objetivo con una menor concentraci�n de energ�a solar o con una mayor eficiencia t�rmica. Adem�s, han explorado el uso de otros materiales y medios para mejorar a�n m�s la eficiencia y la aplicabilidad del m�todo en diversas industrias.

Estos hallazgos han demostrado que la trampa t�rmica solar no solo es viable a bajas temperaturas, sino que tambi�n puede funcionar de forma a temperaturas muy elevadas, haciendo que esta tecnolog�a sea prometedora para aplicaciones industriales a gran escala.

�Cu�les son las principales ventajas del m�todo de calor solar?�

Son muchas las ventajas que presenta el m�todo desarrollado por este grupo de investigadores, entre ellas destacamos:

Al utilizar energ�a solar para generar calor, este m�todo reduce la dependencia de combustibles f�siles y disminuye las emisiones de gases de efecto invernadero.
La alta eficiencia que supone puede traducirse en menores costes operativos y un mejor aprovechamiento de los recursos energ�ticos.
Es apta para aplicar en una amplia gama de industrias, como la siderurgia, la producci�n de cemento y la industria qu�mica, que requieren calor extremo para sus procesos.
Demuestra el potencial de las energ�as renovables para satisfacer diversas necesidades energ�ticas, no solo en la generaci�n de electricidad sino tambi�n en la producci�n de calor industrial.
Permite reducir la dependencia de las importaciones de energ�a y mejorar la seguridad energ�tica.

Preguntas frecuentes

�Qu� es el efecto de la trampa t�rmica?

El efecto de la trampa t�rmica es un fen�meno en el que ciertos materiales conocidos como materiales semitransparentes, como es el caso del cuarzo sint�tico utilizado en este estudio, pueden capturar y retener la energ�a solar en forma de calor de forma m�s eficiente de lo que lo hacen los materiales opacos. Cuando la luz solar incide sobre dichos materiales, estos son capaces de absorberla, no solo en la superficie, sino tambi�n en su interior. De forma que, en lugar de liberar este calor inmediatamente, lo mantienen sin permitir que escape.

Para entender mejor c�mo funciona, podemos pensar en un invernadero atrapando el calor del sol para mantener las plantas a una determinada temperatura. Un pl�stico oscuro no permitir�a la entrada de los rayos del sol y, por lo tanto, se calentar�a el pl�stico pero no tanto el interior del invernadero. Mientras que al usar un pl�stico semitransparente, el calor penetra hasta el interior y se mantiene en �l.

�C�mo se extrae el calor retenido en el cuarzo para su aplicaci�n en la industria?

Para extraer el calor acumulado en el cuarzo a trav�s del efecto de la trampa t�rmica y, as�, poder utilizarlo en distintas aplicaciones, se pueden usar m�ltiples m�todos de transferencia de calor. Entre ellos destacamos la conducci�n t�rmica, la convecci�n o la radiaci�n t�rmica. La elecci�n de un m�todo u otro depender� de los requisitos espec�ficos de la aplicaci�n industrial.

�Qu� industrias podr�n beneficiarse de este m�todo?

El m�todo de calor solar tiene el potencial de beneficiar a varias industrias que requieren altas temperaturas para sus procesos. Algunas de las principales industrias que pueden aprovechar esta tecnolog�a son la industria sider�rgica (producci�n de acero y otros metales), producci�n de cemento, la industria qu�mica, industrias que trabajan con materiales como la cer�mica y los materiales compuestos o, las plantas de energ�a solar t�rmica. En general, cualquier industria que dependa de calor extremo para sus procesos puede beneficiarse de este m�todo innovador, reduciendo costes operativos y minimizando el impacto ambiental.

En resumen, el estudio liderado por Emiliano Casati y su equipo en ETH Zurich ha logrado un hito significativo en la aplicaci�n de la energ�a solar al desarrollar un m�todo para generar temperaturas superiores a los 1.000�C. Este avance representa un paso importante hacia la descarbonizaci�n del calor industrial, ofreciendo una alternativa sostenible y eficiente al uso de combustibles f�siles. Con el potencial de beneficiar a una amplia gama de industrias, desde la siderurgia hasta la producci�n de cemento, el m�todo de calor solar abre nuevas posibilidades para la adopci�n de energ�as renovables en procesos industriales clave, contribuyendo as� a la lucha contra el cambio clim�tico y promoviendo un futuro m�s sostenible.