Olvídese de los paneles solares. Aquí vienen los paneles de lluvia

En un avance potencialmente revolucionario en la recolección de energía, los investigadores han encontrado una manera de capturar, almacenar y utilizar la energía eléctrica generada por las gotas de lluvia que caen, lo que puede conducir al desarrollo de paneles de lluvia generadores de energía en los tejados.

Intentos anteriores de generar energía a partir de la escasez de lluvia se han topado con obstáculos técnicos específicos que a menudo parecían imposibles de superar, pero los investigadores detrás de este nuevo método dicen haber encontrado una solución que finalmente puede hacer que estos paneles de lluvia sean tan populares, si no más, que paneles solares.

Los ingenieros conocen desde hace mucho tiempo las capacidades potenciales de generación de energía de las gotas de lluvia caídas. La idea ya se encuentra en aplicaciones prácticas como represas hidroeléctricas y sistemas de recolección de energía de las olas, donde el movimiento del agua genera electricidad.

Sin embargo, los esfuerzos por recolectar energía de las gotas de lluvia que caen se han topado con un obstáculo técnico que ha hecho que el concepto sea ineficiente y poco práctico. Al utilizar algo llamado nanogenerador triboeléctrico (TENG), los ingenieros pueden recolectar la pequeña pero mensurable cantidad de electricidad generada por una gota de lluvia, pero como era de esperar, la cantidad de energía por gota de lluvia es increíblemente pequeña.

En tecnologías como los paneles solares (o incluso los “paneles antisolares nocturnos” que The Debrief cubrió anteriormente), un problema similar se supera combinando una serie de células solares individuales en un solo circuito, lo que da como resultado un panel completo de células que pueden recolectar una mayor cantidad de energía juntos. Desafortunadamente, esto simplemente no funciona para celdas individuales de recolección de energía de gotas de lluvia debido a un fenómeno llamado "capacitancia de acoplamiento" que ocurre entre los electrodos superior e inferior de cada celda. Como resultado, la pérdida de energía es demasiado grande de una celda a otra, lo que hace que la idea de construir un panel de lluvia completo parezca imposible.

Ahora, un equipo de investigadores dice que ha encontrado un diseño y configuración que reduce en gran medida el problema de la capacitancia de acoplamiento y, según afirman, podría hacer que los paneles de lluvia que recolectan energía sean una realidad práctica.

“Aunque los D-TENG tienen una potencia de salida instantánea ultraalta, todavía es difícil que un solo D-TENG suministre energía continuamente para equipos eléctricos de nivel de megavatios. Por lo tanto, es muy importante realizar la utilización simultánea de múltiples D-TENG”, dijo Zong Li, uno de los autores del método propuesto y profesor de la Escuela Internacional de Graduados Tsinghua Shenzhen. "Refiriéndose al diseño de paneles solares en los que se conectan múltiples unidades de generación de energía solar en paralelo para suministrar la carga, proponemos un método simple y eficaz para recolectar energía de las gotas de lluvia".

Para que su sistema pudiera superar el problema de la capacitancia de acoplamiento, Li y su equipo propusieron algo llamado "generadores de matriz de puentes" que utilizan electrodos de matriz inferior para mantener las celdas funcionando por separado mientras reducen la capacitancia.

Publicado en la revista iEnergy, el proceso parece prometedor y ofrece una nueva forma de organizar células individuales en una serie que puede recolectar y almacenar energía para usos prácticos.

“Cuando la gota cae sobre la superficie del panel, llamada superficie de FEP, la gota queda cargada positivamente y la superficie de FEP, cargada negativamente”, explica el comunicado de prensa que anuncia la investigación. Esta carga, explica Li, es tan pequeña que después de un período de tiempo comenzará a disiparse, lo que provocará una pérdida de energía. Sin embargo, al agregar sus nuevos generadores de matriz de puentes a la fórmula, dicen que han superado este problema.

"Después de un largo tiempo en la superficie, las cargas en la superficie del FEP se acumularán gradualmente hasta la saturación", dijo Li. "En este punto, la tasa de disipación de la carga superficial del FEP se equilibra con la cantidad de carga generada por cada impacto de la gota".

Después de su éxito inicial, Li y el equipo probaron diferentes generadores de conjuntos de puentes, diferentes tamaños de subelectrodos e incluso experimentaron variando el tamaño del propio panel. Según los investigadores, aumentar el grosor de la superficie de FEP "condujo a una disminución de la capacitancia de acoplamiento mientras se mantenía la densidad de carga de la superficie, lo cual podría mejorar el rendimiento del generador de conjunto de puentes".

En última instancia, el equipo dice que se concentraron en lo que creen que es el diseño más óptimo para hacer de los paneles de lluvia una alternativa práctica o un complemento a los paneles solares. Específicamente, hacer que las celdas individuales funcionaran de forma independiente y encontrar el espesor de superficie adecuado pareció reducir la capacitancia de acoplamiento lo suficiente como para hacer viable la recolección de energía de los paneles de lluvia.

"La potencia máxima de producción de los generadores de conjunto de puentes es casi cinco veces mayor que la de la energía convencional de gotas de lluvia de gran superficie con el mismo tamaño, alcanzando los 200 vatios por metro cuadrado", explicó Li, "lo que demuestra plenamente sus ventajas en grandes superficies". área de recolección de energía de gotas de lluvia”.

"Los resultados de este estudio proporcionarán un esquema viable para la recolección de energía de las gotas de lluvia en grandes áreas", añadió.

Christopher Plain es novelista de ciencia ficción y fantasía y redactor científico principal de The Debrief. Síguelo y conéctate con él en X, conoce sus libros en Plainfiction.com o envíale un correo electrónico directamente a [email protected].