Un nuevo sistema para producir electricidad usando la energía estática del agua de mar

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Investigadores del Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico (PNNL), en EEUU, han desarrollado una forma de recoger energía del mar en condiciones de poco oleaje. La nueva tecnología está basada en el efecto triboeléctrico, un tipo de electricidad que se produce con la fricción y que es la responsable de erizarnos el pelo cuando nos acercamos un globo que hemos frotado previamente contra un jersey de lana.

El aparato diseñado por los científicos del PNNL tiene forma de rueda, pesa poco y es barato. El equipo lo ha bautizado como nanogenerador triboeléctrico cilíndrico de frecuencia multiplicada (FMC-TENG). Y su diseño está pensado para obtener energía del mar incluso cuando las olas son de baja intensidad. El sistema, por ahora, no puede generar los megavatios necesarios para abastecer a la red eléctrica, pero sí es capaz de suministrar energía de manera constante a los sensores y los sistemas de comunicación por satélite de las plataformas de vigilancia marinas que nos alertan de eventos como tsunamis o huracanes.

Cómo funciona

Cualquiera que se haya llevado un calambrazo por la electricidad estática ha experimentado en su propia piel lo que es el efecto triboeléctrico. Esta descarga se produce cuando dos materiales diferentes se frotan e intercambian electrones a nivel molecular creando una atracción electrostática entre ellos. Al frotar dos materiales capaces de generar este tipo de corriente y separarlos rápidamente, los electrones no tienen tiempo de volver a su lugar y se produce la descarga.

El FMC-TENG es una rueda que consta de un cilindro que gira libremente dentro de otro. Esos dos cilindros están recubiertos con tiras de piel artificial, electrodos de aluminio y un material similar al teflón (etileno propileno fluorado) que cuando se mueven por efecto del oleaje giran y se frotan generando electricidad estática que puede convertirse en energía. El equipo sostiene que cuanto más movimiento tiene el TENG, más energía genera. Para aprovechar al máximo el movimiento, los investigadores colocaron imanes en el dispositivo que impiden que su cilindro interior gire hasta llegar a la cresta de una ola, lo que, según ellos, permite acumular cada vez más energía potencial. Sin embargo estos imanes se desactivan cuando llega arriba, haciendo que el cilindro interno empiece a rodar más rápidamente y produciendo electricidad de forma más eficiente aunque la ola sea más lenta.

Un sistema barato y ligero

“Los TENG son baratos, ligeros y pueden convertir eficazmente olas lentas, uniformes o aleatorias en energía, lo que los hace especialmente adecuados para alimentar dispositivos en mar abierto, donde el mantenimiento y el acceso son difíciles y costosos”, explica Daniel Deng, investigador del PNNL y codesarrollador del nuevo dispositivo que está descrito en un reciente artículo publicado en la revista Nano Energy.

El prototipo del FMC-TENG es capaz de producir energía suficiente para alimentar pequeños componentes electrónicos, como sensores de temperatura y transmisores acústicos. Pero los investigadores están convencidos de que su diseño para uso comercial podrá producir energía suficiente para hacer funcionar por sí solo plataformas de vigilancia marinas más complejas. “El FMC-TENG es único porque hay muy pocos convertidores de energía de las olas que sean eficientes y capaces de generar una potencia significativa a partir de olas oceánicas de baja frecuencia”, afirma Deng. “Este tipo de generador podría alimentar potencialmente boyas integradas con conjuntos de sensores para rastrear datos en aguas abiertas, viento y clima utilizando por únicamente energía oceánica renovable”.

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