Esquema del diseño de los investigadores: Renyuan Li

La mayor parte de la energía que llega a un panel solar se desperdicia. El investigador de tecnología energética Peng Wang le dijo a IE que menos del 20% de la energía que llega a un panel solar se convierte en electricidad. El resto se convierte en calor, lo que puede hacer que el panel se vuelva aún menos eficiente.

El equipo de Wang en la Universidad King Abdullah en Arabia Saudita adopta un enfoque diferente. Encontraron una manera de utilizar el calor residual.

Di adiós al «calor residual»

La invención se basa en un tipo de hidrogel en el que el equipo de Peng ha estado trabajando durante varios años. Tiene dos elementos clave. Primero, hay una sal higroscópica, que tiene muchas ganas de atraer moléculas de agua.

Wang dice que si pones una pizca en una mesa, pronto te quedarás «con un charco de agua» porque la sal es «tan poderosa para obtener agua del aire que se disuelve en el agua que cosecha».

El segundo elemento es una «estructura polimérica interconectada» que es altamente porosa y deja mucho espacio para que las moléculas de agua se acumulen en su interior. Ponga las dos piezas juntas y actuarán como una esponja que se remoja sola.

«Las moléculas de agua entran en la matriz y entran en contacto con las sales, y luego el agua se forma dentro del hidrogel», dice. Eso es apenas notable en sí mismo. Varios materiales, incluida la zeolita, un mineral hecho de silicio, aluminio y oxígeno, tienen propiedades similares para atraer agua.

El problema es que esos materiales no son muy prácticos a la hora de sacar el agua. La zeolita tiene que calentarse mucho antes de que libere las moléculas de agua encerradas en su interior.

El hidrogel de Wang es especial porque suelta sus moléculas de agua a temperaturas mucho más bajas. Resulta que el exceso de calor de la parte posterior de un panel solar, que puede ser 50 grados más alto que la temperatura del aire, es suficiente energía para hacer el truco.

La invención es una doble victoria para los paneles solares.

El invento de Peng puede funcionar de dos maneras diferentes. En el modo de enfriamiento, el hidrogel está expuesto al aire libre todo el tiempo. Durante la noche, el material recoge moléculas de agua. A medida que el sol calienta el panel solar al día siguiente, las moléculas se evaporan y se llevan consigo el exceso de energía térmica.

«Así es como el cuerpo humano reduce la temperatura al sudar», dice Wang. El modo de refrigeración no recoge agua, pero puede aumentar la producción eléctrica de un panel solar en aproximadamente un 10 por ciento.

En el modo de producción de cultivos, el hidrogel se expone al aire durante la noche y se sella durante el día. De esa manera, se puede aprovechar el agua que escapa del hidrogel. «El agua evaporada se condensa dentro de una cámara», dijo Wang. Tal como está ahora, el sistema no genera mucha agua, solo la suficiente para cultivar algunas espinacas. Wang dice que eso se debe a que «es la primera prueba de concepto».

«Tenemos un largo camino por recorrer porque el rendimiento del sistema no se optimizó en el artículo que acabamos de publicar… Con suerte, muy pronto, puede haber un impacto real».

Ese impacto podría ocurrir en las granjas solares, que a menudo se encuentran en lugares donde el agua es un recurso especialmente preciado. Pero esa no es la única forma en que esta tecnología podría implementarse. Las personas que viven en aldeas y pequeñas comunidades en todo el mundo pueden beneficiarse de tener sus propias tecnologías que crean simultáneamente dos recursos vitales al mismo tiempo. El Sol «nos puede dar muchas cosas».

«No se puede confiar en la producción de agua a gran escala», dice Wang, especialmente cuando no hay tuberías para enviarla a las personas que la necesitan. Por lo menos, transportar agua de esa manera es costoso.

Él sabe un par de cosas sobre vivir fuera de la red. El investigador creció en las décadas de 1970 y 1980 en un pueblo de unas 400 personas en China. Si bien su familia no se preocupó demasiado por quedarse sin agua (tenían un pozo), los vecinos que vivían al otro lado de la frontera en la siguiente provincia no tuvieron tanta suerte.

Recolectaron agua de la atmósfera de una manera más tradicional, recolectando nieve en el invierno y almacenándola bajo tierra como fuente de agua durante los meses secos de verano.

Wang dice que su solución de alta tecnología solo cambiará las reglas del juego para las personas en los «países menos desarrollados» si pueden permitírselo.

Es por eso que su equipo está tratando de hacer que su construcción sea económica. Él espera que los gobiernos y las ONG también puedan ofrecer apoyo. Pero tal como está ahora, el camino a seguir no está del todo claro.

«Somos científicos, por lo que ahora somos buenos para idear una hoja de ruta para llevar esto al mercado», dice, aunque el equipo tiene un «fuerte impulso» de hacer avanzar el proyecto. «Si podemos utilizar la energía solar de manera más efectiva, puede brindarnos muchas cosas».

Arabia Saudita le ofreció a Wang toneladas de fondos e inspiración

Un periodista de NPR que informó sobre el evento llamó a la universidad el «proyecto favorito» del rey y la describió como «una institución de posgrado que investigará cómo aprovechar la energía solar, desalinizar el agua y alterar genéticamente las plantas para sobrevivir en el duro desierto».

La universidad, financiada con una donación de $10.000 millones, hizo grandes promesas para atraer a Wang. «Esa fue la primera vez que escuché las palabras financiación ilimitada», dice. Cuando el investigador conoció su nuevo hogar, quedó impresionado por lo que vio en las zonas rurales de Arabia Saudita.

«A medida que te alejas de la ciudad y te adentras en pequeños pueblos, el agua es un gran desafío porque la única forma de obtenerla es transportarla en camiones».

La realización lo llevó a ajustar su programa de investigación y buscar formas fuera de la red para crear agua, alimentos y energía. Él dice que quiere asegurarse de que aquellos que no están bien atendidos por la infraestructura centralizada puedan «tener una vida decente».

El agua está en todas partes, pero miles de millones tienen sed.

No hace falta decir que la escasez de recursos fundamentales es un problema global masivo, pero puede ser fácil para muchos de nosotros pasar por alto. La ONU dice que más de dos mil millones de personas carecen de acceso a servicios de agua potable administrados de manera segura. Más de 2300 millones de personas (o el 30 % de la población mundial) carecían de acceso a una alimentación adecuada durante todo el año .

Sin embargo, el agua, en forma de vapor, está en todas partes todo el tiempo. El problema es que transformar el vapor de agua en agua líquida, un proceso llamado recolección de agua atmosférica, es difícil de hacer a gran escala.

Hace menos de un año, los investigadores que trabajaban en X, un laboratorio de investigación corporativo propiedad de la empresa matriz de Google, Alphabet, publicaron un artículo en Nature argumentando que con un poco de progreso tecnológico, la recolección de agua atmosférica podría proporcionar agua limpia a aproximadamente mil millones de personas.

El dispositivo que inventó el equipo de Peng podría contribuir a ese elevado objetivo.

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Noticia extraída de interestingengineering.com/these-solar-panels-create-clean-water-in-the-desert

Sfera Proyecto Ambiental elabora estudios de impacto ambiental y estudios arqueológicos para proyectos renovables: parques eólicos y plantas solares en toda España, especialmente en Andalucía, Murcia, Castilla-La Mancha, Castilla y León, Madrid, Comunidad Valenciana, Aragón, Cataluña y Extremadura.