Arabia Saudita, con su abundancia de luz solar y su fuerte inversión en tecnología de células solares, se encuentra en una posición ventajosa en su transición hacia convertirse en un líder exportador de energía renovable. En la actualidad, más del 80 % de la capacidad de energía verde del Reino proviene de la energía solar. Sin embargo, las propias células solares generan una paradoja: aunque son esenciales para la producción de energía limpia, su operación las expone a riesgos de sobrecalentamiento. Para mitigar este problema, se requieren sistemas de refrigeración, muchos de los cuales dependen de la electricidad.
Nuevo sistema de refrigeración basado en la gravedad en lugar de electricidad
Un equipo internacional de investigadores liderado por el profesor Qiaoqiang Gan, de la Universidad de Ciencia y Tecnología Rey Abdullah (KAUST), ha diseñado una posible solución innovadora. Su dispositivo no necesita electricidad, ya que extrae agua del aire utilizando solo la gravedad y materiales baratos y disponibles en todo el mundo.
Refrigeración y reutilización del agua
Además de mantener frescas las células solares y otras tecnologías semiconductoras, el agua recolectada por este sistema tiene múltiples aplicaciones. Se puede reutilizar para el riego, la limpieza, la refrigeración de edificios donde se instalen las células solares y otros usos similares. Este enfoque multifuncional no solo resuelve el problema del sobrecalentamiento, sino que también proporciona un recurso valioso en áreas donde el agua escasea.
Según estimaciones científicas, la atmósfera contiene seis veces más agua que todos los ríos de agua dulce del planeta juntos. «Esta agua puede ser recolectada mediante tecnologías de captura de agua atmosférica«, explica Gan. Estas tecnologías son especialmente útiles en regiones áridas, como Arabia Saudita, pero suelen requerir electricidad para recolectar cantidades prácticas de agua, lo que podría limitar su adopción en áreas rurales donde la infraestructura eléctrica es costosa o escasa.
Solución innovadora basada en la gravedad
Una de las principales razones de la baja eficiencia en los sistemas de recolección de agua atmosférica es que el agua tiende a adherirse a la superficie del dispositivo. Sin embargo, el equipo de Gan, incluyendo al profesor Dan Daniel y al investigador postdoctoral Shakeel Ahmad, descubrió que añadiendo un revestimiento lubricante, compuesto por una mezcla de polímero comercial y aceite de silicona, se puede recolectar más agua usando únicamente la gravedad.
«Un desafío común en los sistemas de recolección de agua atmosférica es que las gotas de agua tienden a quedarse adheridas a la superficie del dispositivo, lo que requiere una recolección activa«, dice Ahmad. «Nuestro revestimiento eliminó este problema, permitiendo una verdadera recolección pasiva de agua impulsada solo por la gravedad«. Como este sistema se basa en la refrigeración radiativa pasiva, no consume electricidad, lo que representa una ventaja significativa en términos de eficiencia energética.
Pruebas en condiciones reales
El nuevo dispositivo fue probado seis veces durante un año en condiciones naturales en la localidad de Thuwal, situada a unos 100 km al norte de Yeda. Los resultados mostraron que el dispositivo casi duplicó la tasa de recolección de agua en comparación con otras tecnologías de captura de agua atmosférica.
Además de Gan y Daniel, el profesor asociado de KAUST Gyorgy Szekely también participó en el estudio, cuyos resultados fueron publicados en la revista Advanced Materials.
Beneficios económicos y sostenibilidad
Además de la eficiencia en la recolección de agua, el profesor Daniel destacó los beneficios económicos del sistema. «El sistema no consume electricidad, lo que lleva a un ahorro de energía considerable. Además, no depende de partes mecánicas como compresores o ventiladores, lo que reduce los costos de mantenimiento en comparación con los sistemas tradicionales», explicó.
Este enfoque no solo tiene implicaciones positivas para la sostenibilidad ambiental, sino que también podría fomentar la adopción de energías renovables en regiones rurales o áreas con infraestructura limitada. Al combinar la recolección de agua y la refrigeración pasiva en un solo sistema, los investigadores han creado una solución innovadora que puede ser clave para un futuro más verde y sostenible.
Implicaciones para la sostenibilidad global
El desarrollo de este tipo de tecnologías tiene el potencial de impactar significativamente en la lucha contra el cambio climático. Al reducir la dependencia de electricidad en el enfriamiento de las células solares, se incrementa la viabilidad de los proyectos de energía renovable en zonas rurales y de bajos recursos. Además, la capacidad de recolectar agua atmosférica de manera eficiente abre nuevas posibilidades para enfrentar la escasez de agua en regiones áridas, un desafío cada vez más crítico debido al calentamiento global.
Este avance no solo posiciona a Arabia Saudita a la vanguardia de la innovación en energías renovables, sino que también ofrece un modelo replicable en otras partes del mundo. Regiones con altos niveles de radiación solar y escasez de agua podrían beneficiarse enormemente de esta tecnología, lo que refuerza la importancia de continuar invirtiendo en soluciones sostenibles que integren varios aspectos de las necesidades humanas y ambientales.
La creación de este sistema de refrigeración y recolección de agua basado en la gravedad es un paso adelante en la implementación de energías renovables sin aumentar el consumo energético. Este tipo de innovación es clave para enfrentar los desafíos que plantea el cambio climático, especialmente en regiones donde el acceso a recursos como la electricidad y el agua es limitado. Con soluciones como esta, el futuro de la energía limpia no solo es más eficiente, sino también más accesible y sostenible para todos.
Vía www.spa.gov.sa
