Investigadores del Imperial College de Londres han inventado una nueva estructura en forma de hoja que puede recolectar y generar energía solar fotovoltaica y producir agua dulce, imitando el proceso que ocurre en las plantas reales.
La innovación, denominada "lámina fotovoltaica", "utiliza materiales de bajo costo que podrían inspirar una nueva generación de tecnologías de energía renovable".
Los estudios han demostrado que las hojas fotovoltaicas "pueden generar más de un 10 por ciento más de electricidad que los paneles solares convencionales, que pierden hasta un 70 por ciento de la energía solar en el medio ambiente".
Si se utiliza de manera efectiva, la invención también podría producir más de 40 mil millones de metros cúbicos de agua dulce por año para 2050.
"Este diseño innovador tiene un gran potencial para mejorar significativamente el rendimiento de los paneles solares y al mismo tiempo proporcionar rentabilidad y practicidad", afirmó el Dr. Qian Huang, investigador emérito del Departamento de Ingeniería Química y autor del nuevo estudio.
Las hojas artificiales están diseñadas para eliminar la necesidad de bombas, ventiladores, cajas de control y costosos materiales porosos.También proporciona energía térmica, se adapta a diferentes condiciones solares y tolera la temperatura ambiente.
"La implementación de este innovador diseño de lámina puede ayudar a acelerar la transición energética global y al mismo tiempo abordar dos desafíos globales urgentes: la creciente demanda de energía y agua dulce", dijo Christos Kristal, jefe del Laboratorio de Procesos de Energía Limpia y autor del estudio.Dijo Markides.
Las hojas fotovoltaicas se basan en hojas reales e imitan el proceso de transpiración, permitiendo a la planta transferir agua desde las raíces hasta las puntas de las hojas.
De esta manera, el agua puede moverse, distribuirse y evaporarse a través de las hojas fotovoltaicas, mientras que las fibras naturales imitan los haces de venas de las hojas y el hidrogel imita las células de una esponja para eliminar eficientemente el calor de las células solares fotovoltaicas.
En octubre de 2019, un equipo de científicos de la Universidad de Cambridge desarrolló una “hoja artificial” que puede producir un gas puro llamado gas de síntesis utilizando únicamente luz solar, dióxido de carbono y agua.
Luego, en agosto de 2020, investigadores de la misma institución, inspirados en la fotosíntesis, desarrollaron “hojas artificiales” flotantes que pueden utilizar la luz solar y el agua para producir combustible limpio.Según informes de la época, estos dispositivos autónomos serían lo suficientemente ligeros como para flotar y serían una alternativa sostenible a los combustibles fósiles sin ocupar terreno como los paneles solares tradicionales.
¿Pueden las hojas ser la base para alejarnos de los combustibles contaminantes y adoptar opciones más limpias y ecológicas?
La mayor parte de la energía solar (>70%) que llega a un panel fotovoltaico comercial se disipa en forma de calor, lo que provoca un aumento de su temperatura de funcionamiento y un deterioro significativo del rendimiento eléctrico.La eficiencia de la energía solar de los paneles fotovoltaicos comerciales suele ser inferior al 25%.Aquí demostramos el concepto de una hoja fotovoltaica de poligeneración híbrida con una estructura de transpiración biomimética hecha de materiales ecológicos, económicos y ampliamente disponibles para un control pasivo efectivo de la temperatura y la poligeneración.Hemos demostrado experimentalmente que la transpiración biomimética puede eliminar aproximadamente 590 W/m2 de calor de las células fotovoltaicas, reducir la temperatura de las células en aproximadamente 26 °C con una iluminación de 1000 W/m2 y dar como resultado un aumento relativo en la eficiencia energética del 13,6 %.Además, las palas fotovoltaicas pueden utilizar sinérgicamente el calor recuperado para generar calor adicional y agua dulce al mismo tiempo en un solo módulo, lo que aumenta considerablemente la eficiencia general de utilización de la energía solar del 13,2 % a más del 74,5 % y genera más de 1,1 l/h. ./m2 de agua pura.
Hora de publicación: 29 de agosto de 2023