Una lámina desarrollada en España es capaz de generar hasta 100 voltios con una sola gota de agua

Estamos rodeados de energía. Cada movimiento o cada vibración es una fuente de recursos que puede parecer inapreciable si se mide de forma singular, pero cuya suma es suficiente para complementar los suministros que necesitamos a diario. El Instituto de Ciencia de Materiales de Sevilla (ICMS) ha desarrollado varios dispositivos que permiten convertir la luz, los cambios de temperatura y las vibraciones o deformaciones mecánicas, que no son continuas, constantes y homogéneas, en una fuente de energía aprovechable y acumulable. El último invento, según refleja una investigación publicada en Nano Energy, es una lámina para encapsular placas solares y que permite aprovechar, además de la energía del Sol, la que genera la lluvia al caer, multiplicando así la capacidad de las mismas y su vida útil.

El equipo del ICMS, centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universidad de Sevilla (US), ha desarrollado y patentado el nuevo dispositivo: una fina lámina que permite encapsular el panel solar y producir, con nanogeneradores, 100 voltios a partir del impacto de una sola gota de agua, suficiente para alimentar pequeños dispositivos portátiles.

Una ventaja complementaria del desarrollo es que protege las celdas solares, en especial las compuestas de perovskita de haluro, un material con gran potencial por su alta eficiencia y bajo coste, pero con una limitación: su degradación o inestabilidad en condiciones medioambientales adversas.

De esta forma, el dispositivo cumple tres funciones: incrementa la capacidad óptica de las celdas solares para captar la luz, protege el panel y aprovecha la superficie triboeléctrica (que genera carga eléctrica por rozamiento o contacto) para convertir la energía cinética de las gotas de lluvia en corriente eléctrica, según informa el CSIC. Según Carmen López, investigadora del ICMS, el trabajo supone una “solución avanzada” al combinar dos fuentes de energía (fotovoltaica y la triboeléctrica). “Demuestra la viabilidad de implementar ambos sistemas de captación energética”, explica.

Una de las aplicaciones de esta tecnología sería dotar de autonomía energética constante a los dispositivos electrónicos portátiles e inalámbricos, tanto en condiciones soleadas como lluviosas, algo fundamental para dispositivos que precisan de conexión a internet (Internet de las Cosas o IoT) para aportar, sin necesidad de recargar baterías, información permanente, como sensores ambientales, estructurales o agrícolas, por ejemplo.

“Su implementación en las conocidas como ciudades inteligentes es viable, como en la señalización, el alumbrado auxiliar autónomo o la monitorización, ya que resisten condiciones climatológicas adversas y la presencia de lluvia, humedad y ciclos térmicos. También sería aplicable para estructuras de energía distribuidas en zonas remotas poco accesibles o aisladas, como, por ejemplo, en estaciones marinas”, añade el investigador del ICMS Fernando Núñez.

El investigador explica que el fundamento del dispositivo es el efecto triboeléctrico, que simplifica para hacerlo comprensible: “Dos materiales de diferente naturaleza en contacto producen una electrificación, hay una transferencia de cargas. Es como el efecto que se produce cuando te tiras por un tobogán y se genera electrificación por fricción. Nosotros aprovechamos los dos materiales de diferentes naturalezas, que en este caso son el polímero de plasma de la lámina y la gota de lluvia. Esta se carga, llega a la superficie y hay un intercambio triboeléctrico que recolectamos con unos circuitos metálicos de electrodos.”

Núñez cree que el campo de aplicación de estos dispositivos híbridos es muy amplio y ya han recibido propuestas de aplicaciones. Los resultados se han obtenido gracias al proyecto 3DScavenegers, financiado por la Consejo Europeo de Investigación (ERC Starting Grant), y a Drop Ener, cofinanciado con fondos Next Generation, que han permitido avanzar en el desarrollo de nanogeneradores triboeléctricos de gotas de lluvia protegidos a través de la patente Energy Harvesting Device.