Células solares con hidrogeles generan electricidad y agua en el desierto

Un nuevo hidrogel permite generar electricidad y agua en el desierto mediante paneles solares.

Thuwal (Arabia Saudita). En muchos desiertos, los residentes no solo carecen de agua potable, sino también de electricidad para bombas y otros equipos agrícolas. Sin embargo, en regiones a veces muy remotas, es difícil tender líneas de agua y energía. Una solución a este problema son las estructuras descentralizadas que se instalan directamente en el sitio. En el caso de la producción de energía, ahora es posible sin problemas gracias a los sistemas fotovoltaicos y teóricamente también se puede obtener agua del aire seco del desierto.

Científicos de la Universidad de Ciencia y Tecnología Rey Abdullah (KAUST) han presentado ahora un sistema capaz de generar agua y electricidad en el desierto. “Nuestro sistema extrae agua del aire usando energía limpia que de otro modo se perdería. Por lo tanto, esto es particularmente adecuado para pequeños asentamientos descentralizados en áreas remotas como desiertos o islas ”, explica Peng Wang.

El hidrogel conecta los componentes

Según su publicación en Cell Reports Physical Science, el sistema, llamado WEC2P, consta de dos componentes unidos por un hidrogel. La columna vertebral polimérica del hidrogel consiste en la sal de cloruro de calcio y el compuesto orgánico poliacrilamida. En combinación, estos materiales pueden retener grandes cantidades de agua. Además, el hidrogel es hidrofílico incluso a baja humedad.

Combinación de refrigeración y producción de agua.

Como explican los desarrolladores, el hidrogel ayuda tanto en la producción de energía como en la recolección de agua. En los vecinos del desierto fresco, el hidrogel se une al agua del aire. Durante el día, el hidrogel libera agua debido al calor del sol y los paneles del sistema solar. Por lo tanto, se puede utilizar para la agricultura, por ejemplo. Durante este proceso, el agua también absorbe parte del calor de las células solares, aumentando así su producción eléctrica. Si las temperaturas son demasiado altas, las células solares pierden significativamente su eficiencia.

espinacas en el desierto

En abril y mayo de 2021, el equipo de Wang en el desierto de Arabia Saudita examinó si su sistema también podría usarse en la práctica. Sin su sistema, los módulos fotovoltaicos se calentaron hasta los 90 grados centígrados durante el día. Con el hidrogel, la temperatura promedio fue de 13 a 14 grados centígrados más baja. «Como resultado, el rendimiento energético aumentó entre un 9 y un 9,9 por ciento en comparación con los paneles no refrigerados», explica Wang. Con una celda solar de 30 x 60 centímetros y una caja de condensación se podrían obtener 600 mililitros de agua al día. Esto fue suficiente para cultivar plántulas de espinaca en el desierto.

Electricidad y agua en el desierto

“Nuestro objetivo es desarrollar un sistema integrado para la producción de energía limpia, agua y alimentos. Sobre todo, la parte de recolección de agua de nuestro concepto nos diferencia de otros enfoques agrofotovoltaicos ”, dice Wang. En el futuro, un hidrogel aún más eficiente debería mejorar aún más la extracción de agua del aire.

“Garantizar que todos en la tierra tengan acceso a agua limpia y energía limpia asequible es parte de los Objetivos de Desarrollo Sostenible de las Naciones Unidas. Espero que nuestro sistema pueda ayudar a generar electricidad y agua descentralizados”, explica Wang.

Informes celulares Ciencias físicas, doi: 10.1016 / j.xcrp.2022.100781