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El mayor sol artificial del mundo

Publicado: 17 Mayo 2017

¿Le gustaría encender y apagar el Sol pulsando un botón, como si fuera un dios juguetón? Un equipo de científicos alemanes ha  hecho realidad este deseo, recurriendo a la tecnología en vez de a los poderes divinos, mediante una serie de potentes focos que generan luz y calor como una estrella a escala reducida.

Se trata del simulador Synlight, inaugurado por el centro nacional de investigación aeronáutica y espacial de Alemania o DLR (http://www.dlr.de/dlr/en), en Jülich, Renania del Norte-Westfalia, considerado el mayor sol artificial del mundo.

“Synlight es una instalación para el desarrollo y validación de procesos y componentes, que permite el suministro de una luz solar definida y reproducible a gran escala, para investigar y  desarrollar combustibles solares, que en el futuro se fabricarán a escala industrial utilizando el sol natural”, el doctor  ingeniero Kai Wieghardt, director de este proyecto del Instituto de investigaciones, instalaciones y materiales solares del DLR.

En ella se desarrollan nuevos procesos de producción de combustibles que, al ser utilizados en motores, no emitan a la atmósfera el dióxido de carbono que favorece el calentamiento global del clima, a los que el DLR  denomina “combustibles solares”.

En el edificio de tres pisos Synlight, hay 149 lámparas reflectoras orientables de arco corto de xenón, cada una de las cuales puede iluminar la pantalla de un cine grande, y que están montadas en una estructura de acero de 15 metros de altura, que recuerda a un panal, en el que se cosecha luz en vez de miel, según el DLR.

Cada reflector, con su lámpara, está montado en un brazo telescópico que se puede ajustar individualmente desde una sala de control, lo que permite concentrar o dispersar la luz generada, a una distancia de 8 metros, según este centro.

Según el DLR, los científicos pueden enfocar estas lámparas o “radiadores”, con una potencia radiante de más de 350 kilovatios (kW) en una superficie de 20 por 20 centímetros, generando el equivalente a 10.000 veces la intensidad de la radiación solar que llega a la superficie de la Tierra.

Mediante este proceso también se generan  unas temperaturas de hasta 3.000 grados centígrados (ºC) en el punto donde las lámparas se enfocan, un calor equivalente a alrededor de un 55 por ciento del que se registra en la superficie o fotosfera del astro Rey, que está normalmente a unos 5.500 grados, según la Agencia Espacial Europea (ESA).

HIDRÓGENO A PARTIR DE LA RADIACIÓN SOLAR

Según el DLR, los investigadores usan estas temperaturas para  obtener hidrógeno  con el que poder propulsar los motores de coches o aviones.

El hidrógeno es considerado un combustible del futuro porque se quema sin producir dióxido de carbono, pero su producción necesita cantidades significativas de energía, añade el DLR.

Este centro confía en que, gracias a la tecnología que se experimenta en la instalación Synlight, denominada “concentrated solar power’ o CSP (potencia solar concentrada), la energía requerida para producir el hidrógeno se obtenga del Sol.

Una de las ventajas de esta instalación es que permite efectuar experimentos con la CSP sin que afecten las condiciones del tiempo ni tener que depender de la irradiación solar natural, como sucede con otras instalaciones experimentales, formadas por espejos que reflejan y concentran la luz del Sol en una torre.

En Europa central la irradiación solar es irregular, ya que el Sol no brilla con una intensidad constante y hay períodos de clima desfavorable, mientras que, según el DLR, un “sol artificial” permitiría desarrollar procesos de producción de combustibles solares, sin que afecten las condiciones ambientales.

Los científicos del DLR ya lograron producir hidrógeno a escala de laboratorio hace varios años usando la radiación solar, en un simulador con lámparas reflectoras de xenón, situado en Porz (Colonia) y que concentraba un poder radiante de cerca de 25 kW en un área determinada situada a tres metros de distancia.

Pero, según el DLR, el tamaño de estos procesos necesita ser ampliado significativamente para poder aplicarlos a escala industrial y esto se convierte en  el objetivo específico del Synlight.

“Synlight permitirá ensayar y calificar los componentes y procesos de la tecnología de la potencia solar concentrada (CSP) para diferentes usos”, según el ingeniero Wieghardt.

El experto  explica que esta instalación, que ya está operativa, dispone de tres cámaras para experimentos, hacia cada una de las cuales puede dirigirse una radiación determinada, enfocando las lámparas necesarias hacia un punto único o hacia una superficie más amplia, dependiendo de los requisitos de cada ensayo.

LÁMPARAS TAMBIÉN UTILIZADAS EN LOS CINES

“Este simulador solar de alto flujo proporciona una radiación óptica controlable y con un espectro similar a la radiación solar, independientemente de la hora del día y de las condiciones meteorológicas, y tiene una potencia tan grande como la de todos los simuladores similares existentes en el mundo”, añade.

“Estas lámparas también se utilizan en los cines y su espectro de emisiones coincide con el de la luz solar”, dice Wieghardt.

Synlight requiere mucha energía (en tres horas consume tanta electricidad como una casa para cuatro personas en un año), pero los ensayos están restringidos a unas pocas horas al mes y el DLR considera que se trata de una buena inversión, ya que ayudará a producir más energía a partir del Sol en el futuro.

Aunque el proyecto abarca distintas aplicaciones de la CSP, se centrará sobre todo en la producción de combustibles generados por el Sol o combustibles solares, como el hidrógeno, o como paso intermedio para fabricar queroseno, según el DLR.

“Mediante las altas temperaturas que genera el Synlight  y las reacciones termoquímicas que ese calor produce en ciertos  metales u óxidos metálicos, se divide el agua, permitiendo extraer el hidrógeno que se usa como combustible”, el doctor Wieghardt.

“Este proceso permite obtener gas combustible directamente mediante la radiación solar, sin utilizar un proceso de dos pasos conocido  como ‘PV + electrolysis’, en el que se emplea la electricidad fotovoltaica (producida por paneles solares) para provocar la electrolisis (descomposición del agua mediante corriente eléctrica)”, según Wieghardt.

“Synlight es una instalación para el desarrollo y validación de procesos y componentes, que permite el suministro de una luz solar definida y reproducible a gran escala, para investigar y  desarrollar combustibles solares, que en el futuro se fabricarán a escala industrial utilizando el sol natural”, explica este experto del DLR.

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