La energía de la lluvia, una innovadora y sorprendente fuente de electricidad limpia y renovable
La lluvia siempre ha sido vista como una bendición para la tierra sedienta, pero ahora los científicos han descubierto que también puede ser una fuente inesperada de energía limpia y renovable.
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Publicado: 21/07/2023 12:30
La lluvia, una vez más, nos muestra su capacidad para sorprendernos y ser una aliada en la búsqueda de soluciones energéticas limpias y respetuosas con el medio ambiente. Y es que, cuando las gotas de lluvia caen del cielo, traen consigo una pequeña cantidad de energía que puede ser aprovechada y convertida en electricidad.
Así lo demuestra una nueva tecnología desarrollada en la Universidad de Tsinghua, y que se asemeja a la hidroeléctrica en pequeña escala, ya que utiliza la energía cinética del agua en movimiento para generar electricidad.
«Nuestros hallazgos proporcionan un enfoque viable para la recolección de energía de lluvia a gran escala»
Los investigadores han planteado la posibilidad de que la energía recolectada de las gotas de lluvia podría convertirse en una fuente de electricidad sostenible y amigable con el medio ambiente. Sin embargo, hasta ahora, su desarrollo a gran escala ha sido un desafío, lo que ha limitado su aplicación práctica.
Nanogenerador triboeléctrico
Para llevar a la práctica esta peculiar forma de energía, se ha utilizado un dispositivo llamado nanogenerador triboeléctrico (TENG), que se basa en la electrificación por contacto líquido-sólido para capturar la electricidad de las gotas de lluvia.
Este ingenioso artefacto también ha demostrado su eficacia en la captación de energía undimotriz y otras formas de generación de energía líquido-sólido.
A pesar de estos avances, los generadores TENG basados en gotas (D-TENGs) presentan una limitación técnica que afecta su rendimiento al conectar múltiples paneles, lo que reduce significativamente la producción total de energía.
Sin embargo, un estudio recientemente publicado ha planteado una solución ingeniosa para este problema. Inspirados en el diseño de las matrices de paneles solares, los investigadores han propuesto un enfoque más eficiente para la recolección de energía de las gotas de lluvia.
Zong Li, profesor de la Universidad Tsinghua en China y quien ha liderado esta investigación, señala que «aunque los D-TENGs producen una potencia instantánea extremadamente alta, es difícil para un único dispositivo suministrar energía de manera continua a equipos eléctricos de alto consumo. Por lo tanto, es esencial buscar la manera de utilizar múltiples D-TENGs al mismo tiempo».
Su equipo ha tomado como referencia el diseño de los paneles solares, donde varias unidades de generación de energía solar se conectan en paralelo para abastecer la carga. Siguiendo esta lógica, han propuesto un método simple pero efectivo para la recolección de energía de las gotas de lluvia.
La lluvia se convierte en energía
El desafío principal al que se ha enfrentado el equipo de investigación radica en el acoplamiento no deseado entre el electrodo superior e inferior de los paneles cuando se conectan múltiples D-TENGs. Este acoplamiento reduce significativamente la producción de energía de los arreglos de estos.
Sin embargo, los investigadores han ideado generadores de matriz en puente para superar este obstáculo. Estos generadores utilizan electrodos inferiores en forma de matriz para reducir la influencia del acoplamiento capacitivo no deseado.
La lluvia se convierte en energía cuando cae sobre la superficie del panel, conocida como superficie de fluoruro de polietileno (FEP). Durante este proceso, llamado triboelectrización, la gota de lluvia adquiere una carga positiva, mientras que la superficie de FEP se carga negativamente.
Aunque la cantidad de carga generada por cada gota es pequeña, se acumula gradualmente en la superficie de FEP hasta alcanzar la saturación.
El estudio también ha explorado la influencia del grosor de los paneles en la pérdida de energía. Aumentar el grosor de la superficie de FEP resulta en una disminución del acoplamiento capacitivo, manteniendo al mismo tiempo la densidad de carga superficial, lo que puede mejorar el rendimiento del generador de matriz en puente.
Gracias al desarrollo de estos generadores de matriz en puente, la recolección de energía de las gotas de lluvia ha dado un importante paso hacia adelante. Los paneles de recolección de lluvia podrían operar de manera independiente entre sí, lo que reduciría las pérdidas de energía no deseadas y mejoraría significativamente la eficiencia del sistema.
Li destaca los resultados prometedores de su estudio, destacando que «la producción máxima de los generadores de matriz en puente es casi cinco veces mayor que la del generador convencional de gotas de lluvia de gran área con el mismo tamaño, alcanzando 200 W/m2».
«Esto demuestra claramente las ventajas de la recolección de energía de lluvia a gran escala. Nuestros hallazgos proporcionan un enfoque viable para la recolección de energía de lluvia a gran escala, allanando el camino hacia un futuro más sostenible», concluye.
Fuente: Techxplore.com