La tecnología termofotovoltaica permite transformar calor en electricidad sin turbinas, sin ruido y con alta eficiencia. En un reciente estudio, investigadores del Instituto de Energía Solar (IES) de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM), en colaboración con el Consejo Europeo de Innovación (IEC) y la Universidad de Bari (UNIBA), han analizado los avances técnicos y económicos de esta tecnología y examinado las condiciones necesarias para que dé el salto del laboratorio al entorno comercial. El estudio concluye que la tecnología termofotovoltaica está dejando atrás su etapa experimental y avanzando hacia aplicaciones comerciales concretas.
La tecnología termofotovoltaica (TPV) comenzó a desarrollarse en la segunda mitad del siglo XX con un desarrollo limitado. Sin embargo, los avances recientes en materiales semiconductores y diseños ópticos han marcado un punto de inflexión y en menos de diez años, la eficiencia de las células TPV se ha duplicado, pasando del 20 % a más del 40 %. Este salto sitúa actualmente a la TPV como una de las tecnologías de conversión térmica más eficientes y prometedoras del panorama energético.
Las células TPV funcionan captando radiación térmica emitida por fuentes calientes y convirtiéndola en electricidad mediante semiconductores sensibles al infrarrojo. Esto permite construir sistemas compactos, silenciosos, robustos y escalables. El estudio centra su análisis en el coste nivelado de la electricidad (LCOE) como herramienta principal para evaluar la rentabilidad de un sistema TPV a lo largo de su vida útil. A través de modelos técnicos y económicos, los autores identifican los factores que influyen en el LCOE, como la eficiencia, el coste por potencia, la densidad de potencia o el tipo de fuente térmica.
Análisis para el despliegue de la tecnología termofotovoltaica
El estudio indica como uno de los escenarios con mayor potencial para esta tecnología su integración en baterías térmicas. Esta configuración podría ofrecer una solución viable para el almacenamiento energético a gran escala. También se identifican otros mercados con alto potencial para la TPV, como aplicaciones espaciales y militares, y la recuperación de calor industrial en procesos de alta temperatura.
Diversas empresas emergentes están avanzando en el desarrollo de soluciones basadas en tecnología TPV. Thermophoton, una startup fundada por investigadores de la UPM, trabaja en baterías termofotovoltaicas basadas en aleaciones de ferrosilicio y ha recibido financiación de la Unión Europea para desarrollar sistemas de cogeneración de calor y electricidad destinados a edificios e instalaciones industriales.
A nivel internacional, compañías como Antora Energy, Fourth Power, Mesodyne, JX Crystals y Heat2Power en Estados Unidos; Silbat y la propia Thermophoton en España; o Pyramp en Irlanda, están impulsando aplicaciones TPV en distintos frentes, como el almacenamiento energético a alta temperatura, la generación portátil y la recuperación de calor en procesos industriales.
Sin embargo, persisten retos importantes como reducir los costes de fabricación de las células, aumentar la densidad de potencia y demostrar su escalabilidad. En este sentido, el estudio ‘Embracing thermophotovoltaic electricity: Pathways to market adoption’ repasa las líneas de investigación actuales, que incluyen el uso de emisores selectivos, células bifaciales, nuevos materiales de bajo bandgap y dispositivos de campo cercano para mejorar la eficiencia en aplicaciones de menor temperatura.
El trabajo concluye que la tecnología TPV está dejando atrás su etapa puramente experimental y avanzando hacia aplicaciones comerciales concretas, gracias al impulso de iniciativas empresariales en marcha. Aun así, su consolidación en el mercado depende de superar desafíos técnicos relevantes, en particular la reducción de costes y la escalabilidad. Uno de los investigadores subraya que, si estas barreras se superaran, la TPV podría revolucionar la conversión del calor en electricidad, replicando el impacto que ha tenido la tecnología fotovoltaica en el aprovechamiento de la energía solar.