Cool Energy, una startup con sede en Boulder, Colorado, está desarrollando un sistema capaz de producir calor y electricidad a partir del sol. Podría servir para que la energía solar resultase competitiva en comparación con las fuentes de energía convencionales en climas relativamente oscuros y fríos, tales como los de la mitad norte de los Estados Unidos, y países como Canadá y Alemania.

El sistema de la compañía combina un calentador de agua solar convencional con un nuevo generador basado en el motor Stirling que se encuentra en fase de desarrollo. Durante los meses fríos, el calentador solar proporciona agua caliente y calefacción. Durante los meses más cálidos, el exceso de calor se utiliza para alimentar el motor Stirling y generar electricidad.

Samuel Weaver, presidente y director de la compañía, afirma que el sistema es más económico que los calentadores de agua solar por sí solos puesto que hace uso del calor que, de otra forma, se malgastaría durante los meses de verano. El sistema también se auto-amortiza el doble de rápido que los sistemas solares fotovoltaicos convencionales, afirma. Esto se debe, en parte, a que los tubos de evacuación utilizados para recolectar el calor del sol aprovechan mejor la luz difusa de lo que lo hacen los paneles solares convencionales.

El sistema está diseñado para proveer, al menos, todas las necesidades de calefacción de una casa. El generador, no obstante, que sólo produce 1,5 kilovatios de potencia, no será suficiente como para alimentar a una casa por sí solo. El sistema está diseñado para funcionar junto a la electricidad de la red, aunque la potencia es suficiente como para que funcione la nevera y unas cuantas luces en caso de que haya un corte de corriente.

La principal innovación de la compañía reside en el motor Stirling, diseñado para que funcione a temperaturas mucho más bajas de las que normalmente se generan con los motores Stirling. En estos motores, el pistón se mueve mediante el calentamiento de un lado del motor, mientras que el otro se mantiene frío. Normalmente, los motores necesitan temperaturas de más de 500 °C, aunque el motor de Cool Energy está diseñado para que funcione con los 200 grados que le proporciona el calentador de agua solar.

Sin embargo, el éxito de esta tecnología residirá en hacer que se alcancen los objetivos de eficiencia, afirma Dean Kamen, inventor del Segway, y que está desarrollando motores Stirling de alta temperatura para otras aplicaciones, incluyendo el transporte. “Necesitamos datos,” afirma. El segundo prototipo de la compañía sólo tenía un 10 por ciento más de eficiencia a la hora de convertir el calor en electricidad. Los ingenieros esperan poder alcanzar el 20 por ciento con este nuevo prototipo.

La eficiencia del motor de Stirling está limitada por la diferencia de temperatura entre los laterales frío y caliente. Normalmente, para alcanzar las altas temperaturas necesarias a partir de la luz solar es preciso utilizar espejos y lentes para concentrar la luz, así como sistemas de seguimiento para que los concentradores apunten siempre al sol. Los concentradores necesitan la luz solar directa, así que no funcionan los días nublados, y son demasiados voluminosos para poder ser montados en el techo de una casa.

Para poder fabricar un motor Stirling que resulte práctico, que funcione a bajas temperaturas y que no necesite concentradores, los ingenieros de Cool Energy hicieron uso de un problema que en los motores convencionales provoca que se malgaste la energía: las fugas de calor de la parte caliente del sistema a la parte fría, que provocan que la diferencia de temperatura entre ambos lados disminuya. Esto ocurre debido a que los materiales necesarios para alcanzar las altas temperaturas y presiones—que normalmente son metales—son conductores del calor. El hecho de trabajar con temperaturas más bajas, permitió a los ingenieros utilizar materiales como plásticos y ciertos tipos de cerámica que no conducen el calor, con lo que se reducen las pérdidas. Estos materiales también ayudan a reducir costes: son más baratos que algunos de los materiales que se usan normalmente, y no requieren lubricación, con lo que se mejora la fiabilidad de los motores y se reducen los costes de mantenimiento.

En la actualidad, los ingenieros de Cool Energy se encuentran en fase de montaje del tercer prototipo de la compañía, con el que afirman serán capaces de alcanzar los objetivos de eficiencia a finales de este verano, tras lo cual esperan poder empezar a probar los sistemas piloto fuera del laboratorio. De aquí a dos años, tienen previsto fabricar la cantidad suficiente de sistemas como para abaratar los costes y alcanzar los objetivos de recuperación de la inversión.