La idea de l'“energia solar nocturna” pot semblar contradictòria a simple vista. Al cap ia la fi, l'energia solar prové del Sol, una font de llum i calor que només està disponible durant el dia. Tot i això, els avenços tecnològics i científics estan canviant aquesta percepció, obrint possibilitats per emmagatzemar i utilitzar l'energia solar fins i tot després que el sol es pon.
Aquest concepte d'aprofitar l'energia solar durant la nit s'està tornant cada cop més rellevant a mesura que el món busca solucions més sostenibles per satisfer les necessitats energètiques creixents.
La dependència de les energies renovables i l'emmagatzematge
Amb el canvi cap a energies renovables com ara la solar i l'eòlica, un dels problemes més importants que han sorgit és com emmagatzemar l'energia generada quan les fonts no estan disponibles. A diferència de les plantes denergia fòssil o nuclear, que poden generar electricitat les 24 hores del dia, les energies renovables són intermitents.
El sol no brilla tot el temps i el vent no bufa sempre. Això planteja una pregunta fonamental: com garantir un subministrament constant d'electricitat en un món que depèn cada cop més de fonts renovables?
Per a l'energia solar, en particular, aquest desafiament és encara més pronunciat perquè, tot i que es generen enormes quantitats d'energia durant el dia, el pic de demanda d'electricitat a moltes regions passa al capvespre ia la nit, quan les persones tornen a casa i encenen llums, electrodomèstics i dispositius electrònics.
En aquest context, la capacitat d'emmagatzemar i alliberar energia solar quan el sol no és present esdevé essencial per aprofitar completament aquesta font d'energia neta.
La tecnologia d'emmagatzematge tèrmic
Un dels enfocaments més prometedors per emmagatzemar energia solar i utilitzar-la durant la nit és la tecnologia demmagatzematge tèrmic. Els sistemes solars termoelèctrics, coneguts també com a plantes d'energia solar de concentració (CSP, per les sigles en anglès), són una de les solucions clau en aquest àmbit. A diferència dels panells solars fotovoltaics tradicionals, que converteixen la llum solar directament en electricitat, els sistemes CSP utilitzen miralls o lents per concentrar la llum solar en un punt específic.
Aquesta calor concentrada es pot utilitzar per generar vapor, que alhora impulsa una turbina connectada a un generador d'electricitat.
El truc és com es maneja la calor. En lloc d'utilitzar la calor solar per generar electricitat immediatament, els sistemes CSP poden emmagatzemar-lo en materials especials, com ara sals foses que són capaços de retenir calor durant llargues hores, fins i tot després que el sol s'ha posat. Aquesta calor emmagatzemada es pot alliberar quan sigui necessari, cosa que permet que les plantes solars segueixin produint electricitat durant la nit.
L'ús de sals foses com a mitjà d'emmagatzematge tèrmic és particularment eficient perquè poden assolir temperatures extremadament altes, cosa que les converteix en un emmagatzematge dens i eficaç d'energia.
Aquesta tecnologia ja s'ha implementat a diverses plantes solars arreu del món, com la planta solar Gemasolar a Espanya, que ha aconseguit generar electricitat contínuament durant 24 hores gràcies al sistema d'emmagatzematge tèrmic.
Bateries d'alta capacitat: una solució complementària
Encara que lemmagatzematge tèrmic és una opció eficaç, no és lúnica manera de fer que lenergia solar estigui disponible durant la nit.
Una altra solució en ràpid desenvolupament són les bateries de gran capacitat, que permeten emmagatzemar lelectricitat generada durant el dia i alliberar-la quan és necessari. Les bateries de liti-ió, com les que s'utilitzen en dispositius electrònics i cotxes elèctrics, estan sent escalades per a aplicacions a nivell de xarxa, per tal d'emmagatzemar energia a gran escala.
Un dels avantatges de les bateries davant de l'emmagatzematge tèrmic és la flexibilitat. Les bateries poden emmagatzemar energia de diferents fonts, no només solar, cosa que les converteix en una opció versàtil per integrar-se en sistemes denergia renovable combinada (solar, eòlica, etc.). A més, les bateries poden instal·lar-se a diferents ubicacions, des de plantes solars a gran escala fins a petites instal·lacions a llars.
Tesla, per exemple, ha estat desenvolupant les bateries Powerwall i Powerpack amb l'objectiu de proporcionar emmagatzematge d'energia renovable per a llars i empreses. Aquestes bateries permeten que l'electricitat generada per panells solars durant el dia s'emmagatzemi i s'utilitzi a la nit, cosa que no només redueix la dependència de la xarxa elèctrica, sinó que també permet a les llars i empreses generar i consumir la seva pròpia energia de manera eficient.
Les bateries amb liti no són l'única tecnologia en desenvolupament. En aquest sentit, també s'estan investigant alternatives com les bateries de flux i les bateries d'estat sòlid, que podrien oferir més capacitat d'emmagatzematge i vida útil que les actuals.
Panells solars nocturns
A més de les tecnologies d'emmagatzematge, també sorgeixen innovacions radicals que podrien canviar la nostra manera de pensar sobre l'energia solar nocturna. Una àrea de recerca que ha captat l'atenció recentment és la possibilitat de desenvolupar panells solars que funcionin fins i tot a la foscor.
Aquests panells solars nocturns, que encara es troben en etapes experimentals, funcionarien basant-se en un principi físic conegut com a radiació tèrmica. Durant el dia, els panells solars convencionals absorbeixen la llum solar i la converteixen en electricitat. Tot i això, durant la nit, la Terra irradia calor cap a l'espai, cosa que crea un gradient de temperatura entre la superfície terrestre i l'espai exterior.
Hi ha investigacions que exploren com aprofitar aquest flux de calor mitjançant dispositius anomenats díodes termoradiatius, que en teoria podrien generar petites quantitats d'electricitat a partir de la radiació tèrmica.
Encara que aquesta tecnologia encara és lluny de ser viable comercialment, representa un enfocament innovador que podria complementar els sistemes d'emmagatzematge d'energia i ajudar a aprofitar fins i tot els processos energètics que tenen lloc de manera natural durant la nit.
La integració amb la xarxa elèctrica i el futur de lenergia solar nocturna
Un dels reptes clau per a lenergia solar nocturna és com integrar-la eficientment amb les xarxes elèctriques actuals.
A molts països, la infraestructura de la xarxa elèctrica està dissenyada per gestionar fonts d'energia convencionals i centralitzades, com ara les plantes d'energia de gas, carbó o nuclear. Tot i això, les energies renovables, inclosa la solar, són més disperses i variables, la qual cosa significa que les xarxes elèctriques s'han de tornar més intel·ligents i flexibles per gestionar la intermitència i la variabilitat d'aquestes fonts.
Les xarxes elèctriques del futur s'han d'adaptar per manejar fluxos d'energia bidireccionals. Això vol dir que, en lloc de simplement rebre energia de grans plantes denergia centralitzades, les xarxes també han de ser capaços de rebre energia duna multitud de fonts més petites, com llars equipats amb panells solars i bateries.
Aquesta visió, coneguda com una xarxa "intel·ligent" o "distribuïda", podria ser clau per garantir que l'energia solar nocturna i altres formes d'energia renovable es puguin integrar sense problemes als sistemes energètics nacionals.
A mesura que es desenvolupin tecnologies com l'emmagatzematge tèrmic, les bateries d'alta capacitat i els panells solars nocturns, també serà crucial comptar amb polítiques que donin suport a l'adopció d'aquestes tecnologies. Els governs i les empreses de serveis públics tindran un paper fonamental en la creació d'incentius financers i normatius que facilitin la transició cap a un sistema energètic més net i flexible.