Pequeños generadores de electricidad estática podrían producir energía a partir de las olas

Una forma inteligente de reunir muchos nanogeneradores que explotan la electricidad estática para generar una corriente podría abrir un nuevo tipo de energía undimotriz.

Por Michael Le Page

16 septiembre 2022

La energía de las olas es una enorme fuente potencial de electricidad limpia

Cavan Images/Alamy

La energía de las olas puede estar a punto de recibir un impulso de pequeños generadores que dependen de un fenómeno llamado efecto triboeléctrico. Un equipo en China ha presentado un diseño que duplica el récord anterior de esta tecnología de energía generada por unidad de volumen.

A diferencia de la energía eólica y solar, los altos costos aún impiden que la energía de las olas despegue a lo grande. Los sistemas existentes generan energía cuando el movimiento de las ondas impulsa la inducción electromagnética, que involucra imanes que se mueven a través de bobinas, pero estos son pesados, costosos e ineficientes, dice Joao Ventura de la Universidad de Oporto en Portugal.

Una alternativa es crear sistemas de energía undimotriz que capturen energía aprovechando la acumulación de electricidad estática cuando diferentes materiales se frotan entre sí, como un globo contra el cabello. Este fenómeno se conoce como efecto triboeléctrico y la descarga de la carga estática acumulada puede generar una corriente. Los dispositivos para aprovechar este efecto se conocen como "nanogeneradores".

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Muchos equipos están desarrollando sistemas triboeléctricos para aplicaciones a pequeña escala, como alimentar marcapasos o generar electricidad a partir del movimiento de calcetines o mochilas, pero hasta ahora no se ha puesto a la venta ningún dispositivo que contenga nanogeneradores.

Debido a que la corriente generada por cada nanogenerador es baja, para la energía de las olas, la idea es unir miles de nanogeneradores triboeléctricos en largas cadenas unidas por conectores flexibles. En la actualidad, muchos diseños propuestos de energía undimotriz que utilizan el efecto triboeléctrico consisten en esferas que ruedan dentro de cada nanogenerador.

Ahora, un equipo dirigido por Zhong Lin Wang en el Instituto de Nanoenergía y Nanosistemas de Beijing en China, que creó el primer nanogenerador triboeléctrico en funcionamiento en 2012, ha creado un diseño diferente para la energía de las olas, que consiste en una bobina similar a un resorte Slinky dentro de un cilindro. . A medida que el cilindro se balancea hacia adelante y hacia atrás en forma de ondas, las diferentes partes de la espiral se tocan y se separan, generando una corriente.

En pruebas de laboratorio, este dispositivo produjo hasta 347 vatios de potencia por metro cúbico, el doble de lo mejor logrado anteriormente y hasta 30 veces más que otros diseños triboeléctricos.

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"El grupo logró un avance significativo al desarrollar una nueva estructura triboeléctrica que proporciona una gran densidad de potencia", dice Ventura.

Con los nanogeneradores triboeléctricos, la estructura utilizada para generar energía suele ser mucho más grande que la capa delgada de los triboeléctricos, dice. "Si puedes empacar más en el mismo espacio, obtienes grandes ventajas".

El trabajo supera algunos de los principales obstáculos que impiden el despliegue de nanogeneradores triboeléctricos para la recolección de energía de las olas, dice Ventura.

Pero el pionero de la energía undimotriz Stephen Salter de la Universidad de Edimburgo, Reino Unido, no está convencido de que los nanogeneradores triboeléctricos puedan superar a los diseños convencionales de energía undimotriz. Además, debido a que el proceso involucra fricción, el desgaste será un problema, dice Salter, y el equipo no dice cómo abordará esto.

Una Tierra DOI: 10.1016/j.oneear.2022.08.013

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