Conclusiones clave
- Los científicos han ideado un sistema autónomo que utiliza paneles solares normales para generar electricidad y agua.
- El sistema utiliza un hidrogel especial que es experto en recolectar vapor de agua de la atmósfera.
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El agua se utiliza para regar las plantas y enfriar el panel, aumentando así su eficiencia.
Los paneles solares ofrecen una opción maravillosa para generar energía verde, y los investigadores ahora han encontrado una manera de hacerlos aún más útiles.
Un equipo de científicos ha creado un sistema autónomo alimentado por energía solar que no solo utiliza paneles solares para generar energía, sino que también utiliza el exceso de calor para producir agua a partir del aire.
"Mejorar [la] eficiencia de las plantas de energía solar es la necesidad del momento", dijo Sunil Mysore, fundador y director ejecutivo de Hinren Engineering, empresa emergente de conservación de agua y energía alternativa, a Lifewire a través de LinkedIn. "Este será un invento histórico en la industria fotovoltaica y contribuirá en gran medida a garantizar la sostenibilidad en el ciclo agua-energía-nutrición".
Deportes acuáticos
Dirigidos por Peng Wang, profesor de ciencia e ingeniería ambiental en la Universidad de Ciencia y Tecnología King Abdullah (KAUST), Arabia Saudita, los científicos colocaron paneles solares regulares sobre un hidrogel especial que puede recolectar vapor de agua en el aire. Cuando el exceso de calor de los paneles llega al gel, libera vapor en una caja, donde luego se condensa en gotas de agua.
Para probar el concepto, los investigadores construyeron una versión prototipo de su sistema y lo pusieron a prueba en tres pruebas durante diferentes épocas del año. En las dos semanas durante la época más calurosa del año, el sistema generó 1.519 vatios-hora de electricidad y alrededor de dos litros de agua del aire. Esos dos litros se usaron para regar 60 semillas de espinacas de agua plantadas en una caja de plástico, y los investigadores notaron que 57 de ellas brotaron y crecieron normalmente.
En un comunicado, Wang señaló que los científicos quieren usar el sistema para proporcionar energía y agua a bajo costo para ayudar a millones de personas que viven fuera de la red, particularmente en áreas remotas y especialmente de clima seco.
Ese es un objetivo valioso considerando que la Organización Mundial de la Salud (OMS) estima que más de dos mil millones de personas carecen de acceso a servicios de agua potable administrados de manera segura. De hecho, un informe de 2019 de Our World In Data descubrió que el agua antihigiénica provoca más de un millón de muertes cada año.
"Nuestro objetivo es crear un sistema integrado de energía limpia, agua y producción de alimentos, especialmente la parte de creación de agua en nuestro diseño, que nos diferencia de la energía fotovoltaica actual", señaló Wang.
Menos residuos
Además de utilizar el calor para atrapar el agua atmosférica, los científicos señalan que el hidrogel también ayuda a aumentar la eficiencia de los paneles solares.
Según Mysore, menos del 20 por ciento de la energía que llega a un panel solar se convierte en electricidad. El resto se convierte en calor, lo que hace que los paneles sean aún menos eficientes.
El sistema de Wang ayuda a resolver este problema al operar en dos modos. En el modo de enfriamiento, el hidrogel está expuesto al aire atmosférico en todo momento. Durante la noche, recoge moléculas de agua que, al ser calentadas durante el día siguiente, se evaporan y toman el exceso de calor del panel, haciendo descender su temperatura.
"Así es como el cuerpo humano reduce la temperatura al sudar", dice Wang. El modo de enfriamiento no recolecta agua, pero según los investigadores, puede ayudar a aumentar la producción eléctrica de un panel solar en aproximadamente un 10 por ciento.
Jordan Macknick, analista principal de Energía-Agua-Tierra en el Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL), le dijo a Lifewire por correo electrónico que la investigación de Wang podría proporcionar una solución significativa para abordar simultáneamente los desafíos de acceso a la energía, el agua y los alimentos en áreas que carecen de infraestructura en todo el mundo.
"Sin embargo, aún existen desafíos asociados con los requisitos de uso de la tierra de estas tecnologías en el contexto de la cantidad de agua que pueden producir en un área determinada, lo que podría limitar su potencial de ampliación para aplicaciones más grandes", observó Macknick.
Para convertir el diseño de prueba de concepto en un producto real, el equipo planea crear un mejor hidrogel que pueda absorber más agua del aire antes de impulsar el uso del sistema en el mundo real.
"Asegurarse de que todos en la Tierra tengan acceso a agua limpia y energía limpia asequible es parte de los Objetivos de Desarrollo Sostenible establecidos por las Naciones Unidas", señaló Wang. "Espero que nuestro diseño pueda ser un sistema de energía y agua descentralizado para iluminar hogares y regar cultivos".
