En su empeño por mejorar y expandir los paneles solares los investigadores han probado con nuevos materiales, diseños, posiciones, estrategias para volverlos más sostenibles e incluso con placas semitransparentes y de cerámica que nos permiten soñar con ventanas, fachadas y tejados capaces de generar electricidad verde. En la Universidad Tsinghua, en China, han ido sin embargo un paso más allá y plantean placas con una forma completamente distinta de conseguir energía renovable.
¿El motivo? Aprovechan la tecnología de los paneles solares para recolectar energía de las gotas de lluvia. Su trabajo acaban de exponerlo en iEnergy.
¿Energía con gotas? Así es. Cuando caen del cielo, las gotas de lluvia pueden producir una pequeña cantidad de energía que, aprovechada de la forma adecuada, se transforma en electricidad. "Contienen abundante energía renovable, cinética y electrostática", explica Zong Li, profesor de la Universidad de Tsingua en Shenzen junto al resto de colegas con los que ha firmado el artículo de iEnergy. A su modo es una "versión a pequeña escala" de la hidroeléctrica, que aprovecha la velocidad del agua para producir energía cinética y luego, con ayuda de una turbina y un generador, convertirla en mecánica y finalmente en electricidad.
Aunque los científicos han pensado formas de generar energía limpia y renovable con esas gotas caídas del cielo, no lo han tenido fácil. Y por una razón muy sencilla. Si bien han logrado ya algunos avances, el desafío sigue siendo su desarrollo a gran escala. "Su aprovechamiento es un tema de investigación candente", señalan.
¿Cuál es el problema? Los científicos disponen ya de un dispositivo, conocido como nanogenerador triboeléctrico —TENG, por sus siglas en inglés—, que puede recolectar energía de las gotas de lluvia con éxito. ¿Cómo? Con "electrificación por contacto líquido-sólido", tecnología que también sirve para aprovechar la energía de las olas y otras formas de generación triboeléctrica, que suele obtenerse gracias al roce entre dos superficies. Hasta ahí todo perfecto. El problema llega cuando se usan TENG basados en gotas (D-TENG). Y es así por sus limitaciones técnicas.
"Aunque los D-TENG tienen una potencia de salida instantánea muy alta, sigue siendo difícil que uno solo suministre energía continuamente a equipos eléctricos de nivel de megavatio. Resulta muy importante lograr la utilización simultánea de varios D-TENG", explica Li. Fácil decirlo, no tanto llevarlo a la práctica. Cuando se conectan varios D-TENG se produce un acoplamiento entre el electrodo superior e inferior de los paneles, un efeto involuntario que reduce la potencia de salida.
¿Y qué buscan en China? Solucionarlo. "Cuando se recoge la energía de gotas de lluvia densas en lugar de una sola se necesita una estructura más racional para eliminar la influencia mutua de las unidades de generación individuales", explican los investigadores chinos en su artículo de iEnergy, donde exponen precisamente su solución: un generador de matriz de puente (BAG) "similar a un panel solar".
Con una matriz de electrodos inferiores y una estructura de reflujo de puente, los BAG aspiran a "minimizar la brusca caída" de potencia de salida en dispositivos de energía a gran escala. Y no les ha ido mal. Cuando el área de captación para gotas es de 15x15 cm2, la potencia pico de salida de los BAG alcanza 200 W/m2, "lo que resulta notable para allanar un posible enfoque industrial", reivindican.
¿Qué aprovecha de los paneles solares? Al exponer su trabajo, Li y sus colegas recalcan que su generador (BAG) es "similar a un panel solar", coletilla —el entrecomillado es de hecho suyo— que incluso repiten varias veces a lo largo de su artículo. "Adoptan el electrodo inferior de la matriz (ALE) y el generador de matriz del puente para que cada unidad de generación de energía sea independiente entre sí, así como eliminar la influencia de los electrodos, lo que hace que la potencia de salida de los D-TENG a gran escala siga siendo alta e independiente del tamaño".
El equipo chino se muestra convencido de que sus resultaros podrían despejar el camino para lograr un aprovechamiento de las gotas de lluvia "a gran escala". Con un dispositivo de 15x15 cm2 su diseño ha alcanzado una potencia máxima de salida cinco veces superior. "Haciendo referencia al diseño de los paneles solares en los que se conectan en paralelo varias unidades de generación para abastecer la carga, proponemos un método sencillo y eficaz para la captación de energía de las gotas de lluvia", añade el profesor de la Universidad de Tsinghua en Shenzhen.
Imágenes: Oregon Department of Transportation (Flickr) y iEnergy-Tsinghua University Press
Ver 31 comentarios