La abundancia de luz solar y la fuerte inversión en tecnología de células solares han situado a Arabia Saudí en una buena posición en su transición para convertirse en un importante exportador de energía renovable. De hecho, la energía solar representa actualmente más del 80% de la capacidad de energía verde del Reino. Sin embargo, estas células entrañan una ironía retorcida, ya que su funcionamiento las expone a riesgos de sobrecalentamiento. Por tanto, son necesarios sistemas de refrigeración, pero muchos dependen de la electricidad.
Un equipo de investigación internacional dirigido por el profesor de la KAUST Qiaoqiang Gan ha diseñado una posible solución. Su dispositivo no necesita electricidad, ya que extrae agua del aire utilizando únicamente la gravedad y se basa en materiales baratos y fácilmente disponibles. Además de mantener frías las células solares y otras tecnologías de semiconductores, el agua se puede reutilizar para riego, lavado, refrigeración de los edificios en los que se colocan las células solares y otras aplicaciones.
Los científicos calculan que la atmósfera contiene seis veces más agua que toda el agua dulce de los ríos juntos. “Esta agua se puede recoger mediante tecnologías de captación de agua atmosférica”, afirma Gan.
Aunque estas tecnologías funcionan razonablemente bien, en entornos áridos como el de Arabia Saudita requieren electricidad para recolectar cantidades prácticas de agua. Esta demanda corre el riesgo de disuadir la adopción de células solares en las regiones rurales del Reino, donde la infraestructura eléctrica es costosa.
Una razón para la baja eficiencia es que el agua se adhiere a la superficie del dispositivo de recolección. El profesor Dan Daniel y Shakeel Ahmad, un investigador posdoctoral del grupo de Gan, descubrieron que al agregar un recubrimiento lubricante que es una mezcla de un polímero comercial y aceite de silicona, podían recolectar más agua confiando solo en la gravedad.
“Un desafío común en los sistemas de recolección de agua atmosférica es que las gotas de agua tienden a permanecer fijadas a la superficie [del dispositivo], lo que requiere una recolección activa de condensado. Nuestro recubrimiento eliminó efectivamente la fijación, lo que permitió una verdadera recolección pasiva de agua impulsada por agua”, dice Ahmad. “Dado que este sistema funciona completamente con enfriamiento radiativo pasivo, no consume electricidad”.
La solución se basa en tecnología anterior fabricada por Gan, que describe como “arquitectura de doble cara vertical”. El sistema fue diseñado originalmente para reflejar el calor térmico hacia el cielo para mantener las células solares frías, pero no para capturar el agua producida.
El nuevo dispositivo fue probado seis veces en el transcurso de un año en condiciones naturales en la ciudad de Thuwal, a unos 100 km al norte de Yeda, y podría casi duplicar la tasa de recolección de agua en comparación con las tecnologías alternativas de recolección de agua atmosférica. Junto con Gan y Daniel, el profesor asociado de la KAUST Gyorgy Szekely contribuyó al estudio, que se publicó en Advanced Materials. Junto con la eficiencia de la recolección de agua, Daniel está igualmente entusiasmado con los beneficios económicos de la adopción.
“El sistema no consume electricidad, lo que genera ahorros de energía. Además, no depende de ninguna pieza mecánica como compresores o ventiladores, lo que reduce el mantenimiento en comparación con los sistemas tradicionales, lo que genera más ahorros”, dijo.
Fuente: Tech Xplore.
