¿Energía a partir de la lluvia? China trabaja en esta tecnología con páneles solares

Los investigadores están decididos a mejorar y ampliar el uso de paneles solares, y para lograrlo, han explorado diferentes enfoques que involucran nuevos materiales, diseños, ubicaciones y estrategias, todo con el objetivo de hacerlos más sostenibles.

¿Energía a partir de lluvia?

En la Universidad Tsinghua, en China, han llevado esto un paso más allá al proponer un enfoque completamente innovador para obtener energía renovable a través de placas con una forma radicalmente diferente.

Estos investigadores están utilizando la tecnología de los paneles solares de una manera innovadora, aprovechando la energía generada por las gotas de lluvia. Acaban de presentar su trabajo en la conferencia iEnergy.

Cuando caen del cielo, las gotas de lluvia contienen una pequeña cantidad de energía que, si se aprovecha de manera adecuada, puede transformarse en electricidad.

Energía desaprovechada hasta la actualidad

Zong Li, profesor de la Universidad de Tsinghua en Shenzhen, junto con sus colegas, explica que estas gotas albergan una gran cantidad de energía renovable, cinética y electrostática, tal como lo han detallado en su artículo para iEnergy.

Este enfoque puede considerarse una “versión a pequeña escala” de la hidroeléctrica, que captura la velocidad del agua para generar energía cinética, y mediante una turbina y un generador, se convierte en energía mecánica y, finalmente, en electricidad.

Generar energía limpia y renovable a partir de esas gotas de lluvia caídas del cielo ha sido un desafío para los científicos. Aunque han logrado algunos avances, el camino hacia su implementación a gran escala no ha sido sencillo.

El aprovechamiento de esta fuente de energía se ha convertido en un tema de investigación candente en la búsqueda de una solución viable y efectiva.

Los desafíos que presenta

Los científicos ya cuentan con un dispositivo conocido como nano generador triboeléctrico, abreviado como TENG por sus siglas en inglés, que ha demostrado ser efectivo para recolectar energía de las gotas de lluvia.

Este logro se debe a la tecnología de “electrificación por contacto líquido-sólido”, que también se emplea para aprovechar la energía de las olas y otras formas de generación triboeléctrica, basada en el roce entre dos superficies. Hasta aquí todo bien, sin embargo, surgen problemas cuando se utilizan TENG basados en gotas, conocidos como D-TENG, debido a sus limitaciones técnicas.

“A pesar de que los D-TENG poseen una potencia de salida instantánea muy alta, sigue siendo difícil que uno solo pueda suministrar energía de manera continua a equipos eléctricos de nivel de megavatio. La clave radica en lograr la utilización simultánea de varios D-TENG”, explica Li.

Si bien es fácil decirlo, llevarlo a la práctica no lo es tanto. Cuando se conectan varios D-TENG, se produce un acoplamiento entre el electrodo superior e inferior de los paneles, lo que involuntariamente reduce la potencia de salida. Esta complejidad técnica representa un desafío importante en el desarrollo y aplicación de esta tecnología.

Los investigadores chinos han propuesto una solución en su artículo para IEEE Xplore, donde abordan cómo recolectar energía de gotas de lluvia densas en lugar de una sola, lo cual requiere una estructura más racional para eliminar la influencia mutua de las unidades de generación individuales.

Para ello, han desarrollado un generador de matriz de puente (BAG), que se asemeja a un panel solar. Los BAG cuentan con una matriz de electrodos inferiores y una estructura de reflujo de puente, lo que busca “minimizar la brusca caída” de potencia de salida en dispositivos de energía a gran escala.

La tecnología avanza por buen camino

Hasta el momento, los resultados han sido prometedores. Cuando el área de captación para las gotas es de 15×15 cm2, los BAG han logrado alcanzar una potencia pico de salida de 200 W/m2, lo cual es un logro notable para avanzar hacia un posible enfoque industrial de esta tecnología.

Al presentar su trabajo, Li y sus colegas enfatizan que su generador (BAG) es “similar a un panel solar”, una expresión que repiten varias veces a lo largo de su artículo.

Explican que han adoptado el electrodo inferior de la matriz (ALE) y el generador de matriz del puente para asegurar que cada unidad de generación de energía sea independiente entre sí y eliminar la influencia de los electrodos, lo que garantiza una alta potencia de salida de los D-TENG a gran escala, independientemente del tamaño.

El equipo chino se muestra seguro de que sus resultados podrían allanar el camino para lograr una implementación “a gran escala” de la recolección de energía a partir de gotas de lluvia. Con un dispositivo de 15×15 cm2, su diseño ha alcanzado una potencia máxima de salida cinco veces superior.

“Tomando como referencia el 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.