Esta ilustración muestra un nanogenerador triboeléctrico desarrollado por investigadores en China que recolecta la electricidad generada a partir de las tiras de plástico que se mueven por el viento. El diseño permite a los investigadores aprovechar la energía eólica tan ligera como la brisa. Crédito: Xin Chen, Xiaojing Mu y Ya Yang
La mayor parte del viento disponible en tierra es demasiado suave para empujar las palas de las turbinas eólicas comerciales, pero ahora investigadores en China han diseñado una especie de “turbina eólica diminuta” que puede absorber energía eólica de brisas tan pequeñas como las creadas por una caminata rápida. El método, presentado hoy (23 de septiembre de 2020) en la revista Informes celulares Ciencias físicas, es una forma eficiente y de bajo costo de recolectar brisas ligeras como fuente de microenergía.
El nuevo dispositivo no es técnicamente una turbina. Es un nanogenerador hecho de dos tiras de plástico en un tubo que se agitan o aplauden cuando hay flujo de aire. Como frotar un globo en su cabello, los dos plásticos se cargan eléctricamente después de separarse del contacto, un fenómeno llamado efecto triboeléctrico. Pero en lugar de hacer que tu cabello se erice como el de Einstein, la electricidad generada por las dos tiras de plástico se captura y almacena.
“Puedes recolectar toda la brisa de tu vida diaria”, dice el autor principal Ya Yang del Instituto de Nanoenergía y Nanosistemas de Beijing, Academia China de Ciencias. “Una vez colocamos nuestro nanogenerador en el brazo de una persona, y el flujo de aire de un brazo oscilante era suficiente para generar energía”.
Una brisa tan suave como 1,6 m / s (3,6 mph) fue suficiente para alimentar el nanogenerador triboeléctrico diseñado por Yang y sus colegas. El nanogenerador funciona mejor cuando la velocidad del viento está entre 4 y 8 m / s (8,9 a 17,9 mph), una velocidad que permite que las dos tiras de plástico se muevan en sincronía. El dispositivo también tiene una alta eficiencia de conversión de energía eólica a energía del 3,23%, un valor que supera los rendimientos informados anteriormente sobre la captación de energía eólica. Actualmente, el dispositivo del equipo de investigación puede encender 100 luces LED y sensores de temperatura.
“Nuestra intención no es reemplazar la tecnología de generación de energía eólica existente. Nuestro objetivo es resolver los problemas que las turbinas eólicas tradicionales no pueden resolver ”, dice Yang. “A diferencia de las turbinas eólicas que usan bobinas e imanes, donde los costos son fijos, podemos elegir materiales de bajo costo para nuestro dispositivo. Nuestro dispositivo también se puede aplicar de manera segura a reservas naturales o ciudades porque no tiene estructuras giratorias “.
Yang dice que tiene dos visiones para los próximos pasos del proyecto: una pequeña y otra grande. En el pasado, Yang y sus colegas diseñaron un nanogenerador tan pequeño como una moneda, pero quiere hacerlo aún más pequeño y compacto con mayor eficiencia. En el futuro, a Yang y sus colegas les gustaría combinar el dispositivo con pequeños dispositivos electrónicos, como teléfonos, para proporcionar energía eléctrica sostenible.
Pero Yang también busca hacer que el dispositivo sea más grande y más poderoso. “Espero ampliar el dispositivo para producir 1.000 vatios, por lo que es competitivo con las turbinas eólicas tradicionales”, dice. “Podemos colocar estos dispositivos donde las turbinas eólicas tradicionales no pueden alcanzar. Podemos ponerlo en las montañas o en la parte superior de los edificios para obtener energía sostenible “.
Referencia: “Nanogenerador tribolectrico que aprovecha el efecto Bernoulli para la captación de energía eólica” por Xin Chen, Xingchen Ma, Weiwei Ren, Lingxiao Gao, Shan Lu, Daqiao Tong, Fayang Wang, Yu Chen, Yi Huang, Hao He, Baoping Tang, Jiajia Zhang , Xiaoqing Zhang, Xiaojing Mu y Ya Yang, 23 de septiembre de 2020, Informes celulares Ciencias físicas.
DOI: 10.1016 / j.xcrp.2020.100207
Este trabajo fue apoyado por el Programa Nacional de Investigación y Desarrollo Clave de China, los Fondos de Investigación Fundamental para las Universidades Centrales, el Programa de Cultivo de Talento Superior de la Reserva de Investigación Científica de la Universidad de Chongqing, el Laboratorio de Disciplinas Clave de Defensa de Tecnología de Sistemas y Dispositivos Micronano Novedosos, el Programa de cooperación de BIC, la Academia de Ciencias de China, el Fondo Anual de Talentos de Beijing 2015, el Laboratorio Nacional de Ciencia y Tecnología Marinas de Qingdao, la Universidad de la Academia de Ciencias de China, la Fundación de Ciencias Naturales de China, y la Investigación Científica de Posgrado y Fundación de Innovación de Chongqing, China.
