Se basa en el efecto triboeléctrico producido cuando los dos materiales se frotan
Investigadores del Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico (PNNL) de Estados Unidos han desarrollado una forma poco usual de recolectar la energía de las olas, con un cilindro que gira suavemente diseñado en torno al efecto triboeléctrico que causa descargas estáticas después de caminar sobre ciertas alfombras.
El equipo de PNNL ha creado un prototipo de un nuevo "nanogenerador triboeléctrico cilíndrico multiplicado por frecuencia" (FMC-TENG) diseñado específicamente para extraer energía de las olas de baja frecuencia en el océano abierto. No estamos hablando de dispositivos a escala de megavatios capaces de devolver energía a la red eléctrica; el equipo espera que estas máquinas terminen siendo una forma práctica, liviana y económica de impulsar plataformas de monitoreo en mar abierto que podrían incluir varios sensores y un sistema de comunicaciones satelitales.
El efecto triboeléctrico (el prefijo tribo, que se refiere al roce o fricción) aún no se comprende completamente. Todos sabemos que existe, porque todos hemos alcanzado la manija de una puerta y nos han electrocutado, y se sabe mucho sobre qué materiales se combinan para crear las cargas estáticas más fuertes.
El pensamiento actual es que ocurre cuando dos materiales diferentes intercambian electrones a nivel molecular, creando una atracción electrostática entre ellos. Cuando los dos materiales se frotan, se separan efectivamente antes de que esos electrones puedan regresar a casa, por lo que queda una carga y la manija de la puerta comienza a verte acercarte con malévolo regocijo.
El FMC-TENG utiliza un diseño de cilindro dentro de un cilindro. El exterior del cilindro más pequeño y el interior del más grande están recubiertos con piel artificial y un material similar al teflón llamado etileno propileno fluorado (FEP), materiales seleccionados para el efecto triboeléctrico óptimo cuando se frotan entre sí. El cilindro interior puede girar libremente, y cuando se mueve en relación con el cilindro exterior, la electricidad estática se acumula y es recogida por electrodos.
Imagen: El sistema de frenado magnético toma oscilaciones de olas lentas y las convierte en oscilaciones más rápidas y frecuentes entre los dos cilindros, lo que amplifica la salida de potencia triboeléctrica. PNNL
Dichos TENGs se han construido y utilizado antes, pero para que este sea efectivo en olas más lentas y uniformes, como las del océano abierto, el equipo de PNNL necesitaba amplificar la salida, magnificando el movimiento entre los dos cilindros. Lo hicieron frenando magnéticamente el movimiento del cilindro interior, evitando que gire hasta que alcance la cresta de una ola.
En este punto, con la energía potencial máxima, el imán suelta el cilindro y retrocede mucho más rápido de lo normal. De esta manera, una sola ola de movimiento lento puede transformarse en varias rotaciones más rápidas entre los dos cilindros, maximizando el efecto triboeléctrico.
El resultado final es un TENG más eficiente, capaz de generar más energía a partir de movimientos más lentos de olas.
"El FMC-TENG es único porque hay muy pocos convertidores de energía de las olas que sean eficientes y capaces de generar una potencia significativa a partir de las olas oceánicas de baja frecuencia", dijo Daniel Deng, compañero de laboratorio del PNNL, coautor de un estudio publicado en la revista Nano Energy.
"Este tipo de generador podría potencialmente alimentar boyas integradas con conjuntos de sensores para rastrear datos de agua, viento y clima en océanos abiertos utilizando completamente energía oceánica renovable".
Artículo científico: Frequency-multiplied cylindrical triboelectric nanogenerator for harvesting low frequency wave energy to power ocean observation system
