Investigadores crean hojas solares que producen electricidad y agua limpia
Inspirados en el diseño natural de las hojas, un equipo de ingenieros químicos del Imperial College de Londres fabricó paneles solares capaces de enfriarse con agua sin consumir energía, lo que aumenta su rendimiento.
Las hojas solares, de las que se informa en la revista Nature Communications, se mantienen frías en 26°C cuando se exponen a la luz solar directa en un día despejado, lo que supone un aumento del 13,6% en la eficiencia con la que convierten la energía solar en electricidad.
Además, estos dispositivos capturan vapor para producir litros de agua dulce cada día. Según las proyecciones del equipo: 8,5 teravatios de paneles solares instalados con una estructura de hoja solar podrían producir más de 40.000 millones de metros cúbicos de agua dulce al año, «aliviando significativamente el estrés de la escasez mundial de agua», escriben los investigadores.
Por lo general, los paneles solares solo convierten en electricidad entre 10% y 25% de la luz solar. El resto de la energía se convierte en calor residual, lo que reduce su rendimiento, y suelen refrigerarse con aire o agua, pero esto requiere complicadas tuberías y bombas.
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Agua y electricidad
El ingeniero químico Gan Huang y sus colegas han creado un sistema de refrigeración pasivo que no consume energía.
Los investigadores fabricaron un sistema de transpiración similar al de las plantas para las celdas solares:
- Pegaron haces de fibras de bambú sobre una malla de alambre de acero y la recubrieron con un hidrogel que absorbe el líquido;
- Adhirieron esta capa de 1 mm de grosor a la parte posterior de una célula solar de 10 cm x 10 cm;
- Introdujeron los extremos de las fibras de bambú en un depósito de agua.
Los haces de fibras de bambú actúan como venas, desviando el agua del depósito al hidrogel, que la absorbe y la esparce por la parte inferior de las celdas solares. Allí, el agua se evapora y aleja el calor de la celda. Los investigadores recogen los vapores de agua mediante una cámara colectora que ponen bajo la capa de transpiración.
A pleno sol, el dispositivo de hojas solares tenía una eficiencia del 14,5%, mientras que una celda solar normal tienen una eficiencia del 13,2%, y además, produce más de un litro de líquido cada hora. Además, se fabrica con materiales asequibles y respetuosos con el medio ambiente, por lo que debería ser relativamente fácil fabricarla en serie.
«La aplicación de este innovador diseño en forma de hoja podría ayudar a acelerar la transición energética mundial, al tiempo que aborda dos acuciantes retos globales: la necesidad de más energía y agua dulce», afirma Christos Markides, coautor del trabajo y profesor de ingeniería química.
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