Unos investigadores españoles tratan de obtener electricidad de la lluvia o el rocío
Los científicos investigan cómo combinar en un solo dispositivo lo mejor de la lluvia y también del sol, para generar electricidad de forma continua, incluso cuando esté nublado.
Una gota de agua al caer sobre una superficie sólida transforma parte de su energía convirtiéndola en vibraciones, otra parte en calor y, en condiciones concretas, también se puede convertir en electricidad.
Por lo tanto, se puede generar directamente energía a partir de fenómenos naturales como la lluvia o el rocío. Los primeros estudios de la piezoelectricidad datan de principios de la década de 2010 pero la energía resultante era ínfima con una viabilidad comercial muy limitada.
Estudia la corriente eléctrica generada por materiales cuando estos se deforman por el impacto de las gotas de agua.
En 2012, los nanogeneradores triboeléctricos (TENG) supusieron un salto cualitativo. Con este método, cuando una gota de lluvia cae sobre algunos materiales se produce un intercambio de cargas eléctricas en la superficie. Se llama electrificación por contacto o triboelectrificación y genera una diferencia de potencial aprovechable para producir electricidad.
Pero, ¿qué es la “energía azul” y cómo se aprovecha?
Los nanogeneradores TENG fueron diseñados para captar esa energía, llamada “energía azul”. Así, cada vez que una gota impacta en el material y se separa de él, se induce una corriente eléctrica en un circuito externo.
Posteriormente, en 2017 se desarrolló un nanogenerador TENG basado en las gotas de lluvia, en el que se usa una superficie especial capaz de absorber tanto la energía cinética, del movimiento, como la energía eléctrica de estas gotas.
Noruega es considerado un país ampliamente sostenible. Su sistema eléctrico se alimenta en un 98% de fuentes renovables y es líder en energía circular azul.https://t.co/tgoSfoqgNH
— Cambio 16 (@Cambio16) January 16, 2024
Y en 2020 científicos de la City University of Hong Kong presentaron un generador triboeléctrico DEG que, con una sola gota de agua encendió 100 bombillas LED. El mismo año, un físico experto en fluidos y electrodinámica de superficies de la Universidad de Twente, introdujo un mecanismo para la captación de energía de las gotas que impactan sobre superficies cargadas.
A través del método de inyección de carga asistida por electrohumectación (EWCI), logró generar cargas eléctricas altamente estables que podían mantenerse durante meses, lo que supuso un avance en el aprovechamiento de esta energía.
¿Cuál es el uso futuro de esta energía?
Según los investigadores, es muy poco probable que estas innovaciones sirvan para alimentar dispositivos que usamos en nuestra vida cotidiana con una fuente de energía tan intermitente. Una de sus principales limitaciones es que la cantidad de energía contenida en el agua de lluvia es ridícula comparada con la energía solar, menos del 0,1 %.
Aunque se lograse un sistema energético 100 % eficiente para su conversión, nunca podría competir con la fuente de energía solar. No obstante, la carga triboeléctrica supone un interesante desafío.
#Energia16| Energía azul en acción. En Comillas, Cantabria, una planta depuradora transforma aguas residuales en electricidad. ¡Innovación sostenible para un futuro más limpio!https://t.co/BHMu0acPYD
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La energía de la lluvia no podrá llegar a cargar el móvil, pero sí podrá mantener operativos tanto sensores ambientales, como dispositivos portátiles o sistemas en tuberías y ríos sin que necesiten baterías para su funcionamiento.
En la actualidad, se está llevando a cabo un proyecto financiado por el Consejo Europeo de Investigación, llamado 3DScavengers, en el que se intentan desarrollar tecnologías que multicapten fuentes de energía ambientales, transformando en este caso, los sistemas de captación de gotas en totalmente transparentes para su implementación en los paneles solares.
La solución combinada
En el caso de los paneles híbridos solar-lluvia la idea es conseguir un sistema que pueda generar electricidad independientemente de las condiciones meteorológicas, aunque sencillo, es un objetivo muy ambicioso.
Los investigadores tienen que afrontar varios desafíos para lograrlo como la mejora de la eficiencia en conversión de los TENG y, como reto principal, la frecuencia de lluvia a la que estarán expuestos los paneles híbridos.
Los investigadores del Instituto de Ciencia de Materiales de Sevilla también están trabajando en el proyecto DropEner para el que han desarrollado miles de pequeños minigeneradores llamados Trecxels, que son más pequeños que una gota. Y en los que el óxido de indio-estaño facilita que sean transparentes para que se puedan poner en paneles, ventanas o techos sin molestar.
Aunque deben afrontar los problemas de su mojabilidad, para que el agua no resbale demasiado rápido sin dar tiempo a generar electricidad, o que las gotas se queden pegadas mucho rato impidiendo que otras gotas funcionen. Son un complemento a los paneles solares con beneficios medioambientales, ya que no necesitan combustibles ni dependen de baterías.
Estos dispositivos pueden funcionar con un consumo muy bajo o autoalimentarse, lo que es especialmente importante para el desarrollo de tecnologías como el Internet de las Cosas (IoT), los wearables, así como toda la sensórica de las ciudades inteligentes.