A pesar de que seguimos teniendo una alta dependencia a la energía fósil, cada día se realizan diferentes avances en los renovables; uno de estos es con dispositivos termoeléctricos, los cuales generan energía cuando un lado del dispositivo tiene una temperatura diferente al otro.
Un equipo del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) ideó una nueva forma de convertir las fluctuaciones de temperatura en energía eléctrica. En lugar de requerir dos entradas de temperatura diferentes al mismo tiempo, el nuevo sistema aprovecha las oscilaciones en la temperatura ambiente que ocurren durante el ciclo día-noche.
De acuerdo con los investigadores, el nuevo sistema, llamado resonador térmico, podría permitir el funcionamiento continuo durante años de los sistemas de teledetección, sin necesidad de otras fuentes de alimentación o baterías.
“...Básicamente, inventamos este concepto de la nada. Hemos construido el primer resonador térmico. Es algo que puede sentarse en un escritorio y generar energía a partir de lo que parece nada. Estamos rodeados de fluctuaciones de temperatura de todas las frecuencias diferentes todo el tiempo. Estas son una fuente de energía sin explotar...", dijo Michael Strano en la publicación ‘Nature Communications’, donde fue reportado el hallazgo.
Aunque los niveles de potencia generados por este sistema son modestos, la gran ventaja que tiene sobre la energía eólica o solar es que el resonador térmico no necesita luz solar directa ni aire, sólo cambios de la temperatura ambiente, incluso en la sombra.
Esto quiere decir que da igual si es un día lluvioso, nublado o sin viento, este dispositivo no se ve afectado por los cambios a corto plazo y puede ubicarse en cualquier lugar, incluso debajo de un panel solar donde podría aprovechar el calor residual.
Los investigadores se dieron cuenta que para producir energía a partir de ciclos de temperatura necesitaban un material optimizado para una característica poco reconocida llamada efusividad térmica, una propiedad que describe con qué facilidad el material puede extraer calor de su entorno o liberarlo.
“...La efusividad térmica combina las propiedades de la conducción térmica (la rapidez con que se puede propagar el calor a través de un material) y la capacidad térmica (la cantidad de calor que se puede almacenar en un volumen determinado de material). En la mayoría de los materiales, si una de estas propiedades es alta, la otra tiende a ser baja. La cerámica, por ejemplo, tiene una alta capacidad térmica pero baja conducción…”, explicó Anton Cotrill, quien lidera el estudio.
Otro gran avance del equipo reside en el diseño del dispositivo, donde lograron un gran combinación de materiales para el resonador térmico: espuma metálica, grafeno y una cera especial llamada octadecano, que cambia entre un sólido y un líquido a medida que la temperatura sube y baja (técnicamente un material de cambio de fase).
El resonador térmico se probó con una diferencia de 10°C entre la noche y el día con una pequeña muestra de material que produjo 350 milivoltios de potencial y 1.3 milivatios de potencia, lo suficiente para mantener funcionando sensores o sistemas de comunicación pequeños sin la necesidad de otras fuentes de energía.
Los investigadores quieren probar su resonador en otros tipos de equipos que tengan fluctuaciones de temperatura, como el ciclo de encendido y apagado de un refrigerador, o plantas industriales, donde podría funcionar también como un sistema de energía alterno en caso de que otras fuentes de energía fallen.
“...Eventualmente, podríamos ver vehículos exploradores planetarios alimentados por este tipo de tecnología, utilizando los ciclos entre el día y la noche para mantener sus baterías cargadas. El método no produce tanta potencia para que podamos eliminar las baterías y las redes eléctricas existentes, pero tiene el potencial de ayudar en muchos escenarios diferentes…”, afirmó el equipo de ingenieros.
Con este avance se pueden realizar investigaciones donde existan fluctuaciones de temperatura constantes y lograr una mayor potencia de energía; apenas se está rascando la superficie de lo que podría ser esta nueva energía renovable.
"...Para competir con otras tecnologías de recolección de energía, se requieren mayores voltajes y potencias. Sin embargo, personalmente creo que es muy probable obtener mucho más de esto invirtiendo. Es una tecnología atractiva que será potencialmente seguida por muchas otras en el futuro cercano...", dijo Kourosh Kalantar-zadeh, profesor de ingeniería en la Universidad RMIT en Melbourne, Australia.
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Vía: MIT News
Imagen: MIT