Investigadores de Harvard diseñan panel solar que alterna automáticamente entre calefacción en invierno y electricidad en verano

Equipo de Harvard desarrolla dispositivo solar que decide por sí mismo cuándo generar calor o electricidad según el clima.

• Energía solar abundante — uso desajustado.
• Electricidad o calor — elección automática.
• Cambio de fase del agua — interruptor natural.
• Sin sensores ni electrónica — sistema pasivo.
• Adaptación estacional — invierno calor, verano electricidad.
• Hasta 90% de aprovechamiento térmico — alta eficiencia.
• Integración en edificios — fachadas, lucernarios.
• Menor dependencia energética — uso inteligente del sol.

Aprovechar calor y electricidad del sol, justo cuando se necesita

La energía solar está ahí, constante, casi inagotable. El problema nunca ha sido la cantidad, más bien el momento en que llega y cómo se utiliza. Un rayo de sol puede convertirse en electricidad o en calor, pero las tecnologías actuales obligan a elegir antes de saber qué hace falta realmente.

Las placas fotovoltaicas producen electricidad incluso cuando no es necesaria. Los sistemas solares térmicos generan calor en momentos en los que un edificio ya está suficientemente caliente. Esa rigidez es uno de los grandes límites silenciosos de la transición energética.

Dentro de los edificios, además, las necesidades cambian con las estaciones. En invierno, el calor es prioritario. En verano, la electricidad —especialmente para refrigeración— gana protagonismo. Adaptarse a ese ritmo no es trivial.

Un equipo de investigación de Harvard propone una solución distinta. No se basa en sensores ni en sistemas inteligentes complejos. La clave está en un fenómeno físico cotidiano: la condensación y evaporación del agua. A partir de ahí, desarrollan un sistema capaz de decidir por sí mismo cómo aprovechar la energía solar.

Cómo funciona el interruptor solar

El dispositivo se construye alrededor de una lente de Fresnel, un tipo de lente plana con relieves que permite concentrar la luz sin necesidad de estructuras voluminosas. Sobre ella se sitúa una cavidad sellada con una cantidad controlada de agua. Debajo, una célula fotovoltaica. Más abajo, el interior del edificio.

Cuando el agua está en forma de vapor —es decir, a temperaturas más altas— se produce un contraste óptico que permite a la lente concentrar la luz directamente sobre la célula fotovoltaica. Resultado: generación de electricidad.

Cuando la temperatura baja y el vapor se condensa en una fina película de agua, ese efecto óptico se reduce. La lente pierde capacidad de concentración. La luz deja de dirigirse a la célula y atraviesa el sistema hacia el interior del edificio, donde se transforma en calor útil.

Sin cables, sin algoritmos. Solo física.

Este comportamiento convierte al sistema en un captador solar dual y autorregulado, capaz de adaptarse de forma natural a las condiciones térmicas del entorno.

Un sistema que se adapta al clima

El punto clave del sistema está en el llamado punto de rocío, que determina cuándo el agua pasa de vapor a líquido. En los experimentos, ese punto se situaba en torno a los 15 °C.

Eso implica que, en climas templados, el sistema funcionaría mayoritariamente en modo eléctrico durante los meses cálidos y en modo térmico durante los meses fríos. Es decir, sigue el patrón de consumo energético de los edificios sin necesidad de intervención.

Además, ese umbral puede ajustarse modificando la humedad dentro del sistema. Esto abre la puerta a adaptar la tecnología a diferentes regiones climáticas. No es lo mismo Boston que el sur de España, claro.

En las pruebas de laboratorio, el comportamiento fue consistente: a mayor temperatura exterior, mayor concentración de luz en la célula fotovoltaica y más producción eléctrica. Al mismo tiempo, la temperatura interior se reducía ligeramente, lo que sugiere un efecto indirecto en la gestión térmica del edificio.

Eficiencia y rendimiento: más allá de lo convencional

En modo térmico, el sistema consigue convertir alrededor del 90% de la radiación solar en calor aprovechable. Es una cifra elevada si se compara con soluciones indirectas como usar electricidad para calefacción.

De hecho, estimaciones preliminares apuntan a que este enfoque podría multiplicar por cinco el rendimiento térmico frente a un sistema basado en paneles fotovoltaicos conectados a resistencias eléctricas.

En modo eléctrico, el sistema no busca competir directamente con los paneles solares tradicionales en términos de eficiencia máxima. Su valor está en otro sitio: en la optimización global del uso de la energía solar.

Un matiz importante. El ángulo del sol afecta al rendimiento. Al tratarse de un sistema fijo, la concentración óptica no es constante durante todo el día ni durante todo el año. Cuando la luz no incide con el ángulo adecuado, el sistema tiende a comportarse como captador térmico.

Los investigadores ya trabajan en soluciones para ampliar las horas útiles de funcionamiento en ambos modos.

Escalable y pensado para integrarse en edificios

Uno de los puntos fuertes de esta tecnología es su simplicidad. Los materiales son relativamente accesibles, el diseño es compacto y no requiere sistemas auxiliares complejos. Eso facilita su escalabilidad.

La idea no es sustituir a los paneles solares tradicionales, más bien complementarlos. Este tipo de captadores podría integrarse en fachadas, ventanas o lucernarios, formando parte activa de la envolvente del edificio.

Aquí aparece una oportunidad interesante. En un contexto donde la demanda de refrigeración está creciendo —especialmente en zonas urbanas— disponer de sistemas que prioricen la producción eléctrica en momentos de calor puede tener un impacto directo en el consumo energético.

También en invernaderos, donde el equilibrio entre luz, temperatura y energía es delicado. O incluso en vehículos, donde el espacio y la eficiencia son críticos.

Potencial

El valor de esta tecnología no está en una cifra concreta de eficiencia. Está en el cambio de enfoque.

Pensar en sistemas que se adapten automáticamente al entorno, que aprovechen procesos físicos simples en lugar de depender de electrónica compleja. Eso abre nuevas vías.

A corto plazo, podría aplicarse en edificios de nueva construcción con criterios de eficiencia energética avanzada. También en rehabilitación, integrándose en elementos existentes como ventanas o cubiertas ligeras.

A medio plazo, combinada con otras soluciones —almacenamiento térmico, baterías, gestión inteligente— puede contribuir a sistemas energéticos más resilientes y menos dependientes de infraestructuras centralizadas.

Y a largo plazo… bueno, apunta hacia una idea potente: edificios que no solo generan energía, también la gestionan de forma natural, casi orgánica.

No hace falta complicarlo siempre. A veces, basta con entender mejor cómo funciona algo tan cotidiano como el agua y dejar que la física haga el resto.

Vía Salata Institute at Harvard University

Más información: Raphael Kay et al, Self-regulated dual-mode solar energy harvesting, Proceedings of the National Academy of Sciences (2026). DOI: 10.1073/pnas.2534717123