Un equipo liderado por mujeres en Sevilla logra que una placa solar genere energía con la lluvia gracias a una lámina más fina que un cabello
Investigadores del CSIC y la Universidad de Sevilla desarrollan un sistema capaz de producir electricidad con el sol y con el impacto de las gotas de agua al mismo tiempo.
La transición energética lleva años buscando una respuesta a una de las principales limitaciones de la energía solar: qué ocurre cuando desaparece el sol. Ahora, un grupo de investigadores de Sevilla ha dado un paso que podría ayudar a aprovechar mejor las condiciones meteorológicas cambiantes.
Han desarrollado una lámina ultrafina capaz de transformar una placa solar convencional en un dispositivo híbrido que también genera electricidad cuando llueve.
El avance ha sido desarrollado en el Instituto de Ciencia de Materiales de Sevilla (ICMS), centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas y la Universidad de Sevilla y cuyos resultados se han publicado en Science.
El trabajo, impulsado por un equipo en el que destacan las investigadoras Ana Isabel Borrás y Carmen López-Santos, combina energía solar y energía procedente de la lluvia en una única estructura de apenas 100 nanómetros de grosor, más fina que un cabello humano.
La innovación llega en un momento en que las células solares de perovskita se perfilan como una de las tecnologías con más potencial para competir con los paneles tradicionales de silicio, gracias a sus menores costes de fabricación y sus elevadas eficiencias.
Una lámina con cuatro funciones diferentes
La clave del desarrollo reside en un polímero fabricado mediante tecnología de plasma al vacío que se deposita sobre las células solares. Aunque a simple vista parece una capa protectora convencional, en realidad desempeña cuatro funciones distintas.
La primera es proteger las delicadas células de perovskita frente a uno de sus grandes enemigos: la humedad. Estas células ofrecen rendimientos muy elevados, pero son especialmente sensibles a la lluvia, la condensación y los cambios bruscos de temperatura.
La segunda función consiste en mejorar la captación de luz. Gracias a sus propiedades ópticas, la lámina reduce los reflejos y permite que una mayor cantidad de radiación solar alcance la célula fotovoltaica.
La tercera es la más llamativa: convertir la energía cinética de las gotas de lluvia en electricidad mediante el efecto triboeléctrico. Y la cuarta permite utilizar el sistema como sensor ambiental capaz de distinguir diferentes tipos de precipitaciones.
Cómo una gota de lluvia puede producir electricidad
El fenómeno físico utilizado se conoce como triboelectricidad. Se produce cuando dos materiales de distinta naturaleza entran en contacto y generan una carga eléctrica.
Fernando Núñez-Gálvez, investigador del ICMS y autor principal del trabajo, compara este efecto con la electricidad estática que aparece cuando una persona se desliza por un tobogán y se le eriza el cabello, en declaraciones a El Español.
En este caso, el contacto se produce entre la superficie del panel y las gotas de lluvia. Cuando el agua impacta sobre la lámina, se genera una carga eléctrica que es captada mediante una red de electrodos incorporada al sistema.
Las pruebas de laboratorio muestran que una única gota puede generar tensiones de hasta 110 voltios, aunque con intensidades muy bajas. La energía obtenida resulta suficiente para alimentar sensores, sistemas de monitorización, pequeños circuitos electrónicos o dispositivos del llamado Internet de las Cosas (IoT).
Un panel capaz de distinguir la lluvia del agua salada
Uno de los hallazgos más sorprendentes es que la respuesta eléctrica varía según el tipo de agua que golpea la superficie. Los investigadores comprobaron que el sistema genera señales diferentes cuando recibe agua de lluvia, agua salina o agua destilada.
Esto abre la puerta a que los propios paneles puedan actuar simultáneamente como estaciones meteorológicas o sensores ambientales distribuidos. Además de producir electricidad, podrían recopilar información sobre precipitaciones, humedad o cambios en las condiciones atmosféricas sin necesidad de equipos adicionales.
Más autonomía para sensores y ciudades inteligentes
Las aplicaciones potenciales son especialmente interesantes para los sistemas autónomos que requieren pequeñas cantidades de energía durante largos periodos de tiempo.
Entre ellos figuran los sensores ambientales, la agricultura de precisión, las estaciones meteorológicas, la monitorización de puentes y edificios, las redes de ciudades inteligentes, las infraestructuras en zonas remotas y los sistemas marinos y costeros.
En todos estos casos, la posibilidad de obtener energía tanto del sol como de la lluvia reduce la dependencia de baterías convencionales y disminuye las necesidades de mantenimiento.
El reto de llevar la tecnología al mundo real
Pese a los resultados prometedores, los investigadores insisten en que la tecnología todavía se encuentra en una fase experimental. Los ensayos se han realizado en laboratorio y los siguientes pasos consistirán en aumentar la escala de fabricación y probar el sistema en condiciones meteorológicas reales.
El trabajo forma parte de proyectos europeos como 3DScavengers, financiado por el Consejo Europeo de Investigación, y del proyecto Drop Ener, respaldado por el Ministerio de Ciencia.
Para el equipo sevillano, el objetivo final es desarrollar paneles capaces de obtener energía de múltiples fuentes ambientales simultáneamente.
En un país como España, donde la energía solar seguirá siendo protagonista durante décadas, la posibilidad de aprovechar también la lluvia supone una idea tan simple como ambiciosa: que los paneles sigan produciendo electricidad incluso cuando el cielo se cubra de nubes.
