Una de las mayores fuentes naturales de energía renovable podría estar justo bajo nuestros pies, literalmente. La Tierra en sí misma es una gran bola caliente que espera a que la utilicemos, con vastas reservas de energía geotérmica bajo Australia, los Estados Unidos y muchas otras áreas. Ahora los investigadores del Instituto de Tecnología de Tokio y Sanoh Industrial han desarrollado un nuevo tipo de celda de batería que puede convertir directamente la energía térmica en electricidad.

La mayoría de los sistemas geotérmicos funcionan con agua calentada por rocas calientes a unos pocos kilómetros por debajo de la superficie de la Tierra. El agua está presente de forma natural y se bombea a la superficie, o bien se bombea hacia abajo, se calienta y se vuelve a bombear hacia arriba. Tales sistemas a menudo necesitan altas temperaturas, más de 180° C (356° F), para funcionar, y no necesariamente escalan tan bien.

Pero los investigadores japoneses que están detrás del nuevo estudio dicen que tienen un método más directo. Su diseño está formado por células térmicas sensibilizadas (STC), que son capaces de generar electricidad a temperaturas inferiores a los 100° C (212° F) sin necesidad de un medio de transporte como el agua o el vapor.

El STC es una batería compuesta de tres capas de material intercaladas entre dos electrodos. Hay una capa de transporte de electrones (ETM), una capa semiconductora de germanio y una capa de electrolito sólido que transporta iones de cobre. Esta batería está diseñada para ser enterrada en el suelo caliente.

La idea es que el calor en el suelo excita los electrones del semiconductor, haciendo que se transfieran al ETM. Esto, a su vez, los hace pasar a través del electrodo a través de un circuito externo y, finalmente, de vuelta al otro electrodo y al electrolito. Allí tienen lugar las reacciones de oxidación y reducción (redox), que transportan electrones de baja energía de vuelta al semiconductor, iniciando de nuevo el ciclo.

Una pregunta de la que el equipo no estaba seguro al principio era cuánto tiempo el dispositivo STC podría mantener este ciclo, o incluso si podría seguir funcionando indefinidamente. Pero durante las pruebas, encontraron su respuesta – eventualmente, el ciclo se seca cuando lo hacen las reacciones redox, porque los diferentes tipos de iones de cobre terminan en lugares diferentes.

Pero, curiosamente, el equipo se sorprendió al descubrir que la batería podía solucionar este problema, siempre y cuando estuviera enterrada en una fuente de calor. Entonces es cuestión de encender el circuito externo por un tiempo para recargarlo. Esto, dice el equipo, podría permitir que la batería suministre energía «semipermanentemente».

«Con un diseño de este tipo, el calor, normalmente considerado como energía de baja calidad, se convertiría en una gran fuente de energía renovable», dice Sachiko Matsushita, investigadora principal del estudio. «No hay miedo a la radiación, no hay miedo al petróleo caro, no hay inestabilidad en la generación de energía como cuando se confía en el sol o el viento.»

El equipo dice que se necesitan más refinamientos para el diseño, pero esperamos que pronto se una a las filas de las opciones de energía renovable.