Un equipo de investigadores del Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico (PNNL) está trabajando en un proyecto para convertir la energía de las olas en electricidad mediante un nanogenerador triboeléctrico cilíndrico (TENG).
Con el fin de garantizar la seguridad de las comunidades costeras, hoy en día es obligado monitorizar fenómenos marítimos como tsunamis, huracanes y clima a través de sensores y otros dispositivos en plataformas en el océano.
Sin embargo, estas plataformas dependen de baterías que eventualmente se agotan y, sin energía, los sensores no pueden recopilar información crucial sobre las olas y el clima. Como resultado, se generan problemas de seguridad para las comunidades costeras que dependen de información meteorológica precisa. Pero reemplazar las baterías en el mar es costoso.
Con el objetivo de evitar este inconveniente, la comunidad científica explora una solución sostenible y de bajo coste para mantener en funcionamiento los sensores y otros dispositivos en las plataformas marítimas, permitiendo la recopilación continua de datos críticos y, por ende, aumentando la seguridad en las comunidades costeras.
Nanogenerador triboeléctrico cilíndrico (TENG)
Un equipo de científicos del Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico (PNNL) se ha puesto manos a la obra para desarrollar una tecnología que pretende permitir el suministro eléctrico a dispositivos en el mar.
Su nombre es Nanogenerador triboeléctrico cilíndrico (TENG) y, según explica Daniel Deng, uno de los miembros del equipo, «los TENG son de bajo coste, livianos y pueden convertir de manera eficiente ondas lentas, uniformes o aleatorias en energía, lo que los hace particularmente adecuados para alimentar dispositivos en mar abierto donde la monitorización y el acceso son desafiantes y costosos».
Deng y su equipo han adoptado un enfoque innovador para mejorar los TENG cilíndricos y hacerlos aptos para su uso en mar abierto.
En concreto, este nanogenerador triboeléctrico cilíndrico de frecuencia multiplicada utiliza imanes colocados estratégicamente para lograr una conversión de energía más eficiente. De esta manera, se logra una mejor transformación de las olas uniformes y lentas en electricidad.
Hasta ahora, el prototipo ha demostrado la capacidad de generar suficiente electricidad para alimentar un transmisor acústico. Este tipo de sensor es comúnmente utilizado en plataformas de observación oceánica y permite la comunicación en alta mar. De hecho, la cantidad de electricidad que se puede generar con este es similar a la necesaria para encender una bombilla LED.
Los investigadores están entusiasmados con el potencial del TENG y están trabajando para desarrollarlo aún más. Su objetivo es impulsar no sólo las plataformas de observación oceánica, sino también las comunicaciones por satélite.
De esta manera, se podría aprovechar la energía del océano para una amplia variedad de aplicaciones, lo que podría revolucionar la manera en que se monitoriza y se comunican los fenómenos marítimos.
Qué es el efecto triboeléctrico y cómo se utiliza en el TENG
El efecto triboeléctrico es el mismo que experimentamos cuando recibimos una descarga eléctrica estática, y es precisamente este efecto el que los investigadores han aprovechado en su nanogenerador triboeléctrico cilíndrico de frecuencia multiplicada.
El dispositivo consiste en dos cilindros anidados, con tiras de piel artificial, electrodos de aluminio y un material similar al teflón llamado etileno propileno fluorado (FEP) entre ellos.
Cuando el TENG se mueve a lo largo de una ola, la piel artificial y los electrodos de aluminio de un cilindro rozan el material FEP del otro cilindro, generando electricidad estática que se puede convertir en energía.
El movimiento del TENG genera más energía cuanto más rápido se mueve, y es aquí donde entra en juego el enfoque novedoso del equipo de investigación.
Para aumentar la cantidad de energía que se convierte de las olas en electricidad, colocaron imanes en el dispositivo que detienen temporalmente la rotación del cilindro interno hasta que alcanza la cresta de una ola, permitiéndole acumular energía potencial. Una vez que se libera el imán, el cilindro interno comienza a girar rápidamente sobre la cresta de la ola, produciendo electricidad de manera más eficiente y generando más energía a partir de una ola más lenta.
Estado de la investigación
Actualmente, el prototipo puede generar suficiente energía para ejecutar dispositivos electrónicos pequeños, como sensores de temperatura y transmisores acústicos, pero se espera que, a medida que se perfeccione el diseño, sea capaz de alimentar plataformas completas de monitorización de océanos abiertos, compuestas por múltiples sensores y comunicaciones satelitales.
Además, el dispositivo es liviano y se puede utilizar tanto en dispositivos flotantes como en plataformas amarradas.
Este tipo de generador es único, ya que es eficiente y capaz de generar una potencia significativa a partir de las olas de baja frecuencia del océano, y podría utilizarse para alimentar boyas integradas con conjuntos de sensores para rastrear datos de agua, viento y clima en océanos abiertos utilizando energía renovable del océano.
