La electricidad que se consume en las viviendas para que funcionen
los electrodomésticos crea pequeños campos magnéticos alrededor de estos
aparatos. Es una fuente de energía sostenible para dispositivos inteligentes
que se están incorporando en infraestructuras inteligentes. Los campos
magnéticos perdidos son ubicuos en los edificios, pero tienen una frecuencia
fija (50/60 Hz) y una baja amplitud.
Esta particularidad ha servido para que los científicos de
la Universidad de Pensilvania (EEUU) hayan querido desarrollar un nuevo
mecanismo capaz de recolectar esta energía desperdiciada y convertirla en
suficiente electricidad para alimentar las redes de sensores de próxima
generación e edificios y fábricas inteligentes, según la publicación de los
hallazgos en la revista Energy and Environmental Science.
«Al igual que la luz solar es una fuente de energía gratuita
que tratamos de recoger, también lo son los campos magnéticos», dice Shashank
Priya, profesor de ciencia e ingeniería de materiales y vicepresidente asociado
de investigación en Penn State. «Tenemos esta energía omnipresente presente en
nuestros hogares, oficinas, espacios de trabajo y automóviles. Está en todas
partes, y tenemos la oportunidad de aprovechar este ruido de fondo y
convertirlo en electricidad utilizable».
Este equipo de científicos de Penn State ha desarrollado un
dispositivo que proporciona una potencia de salida 400% más alta en comparación
con otras tecnologías de vanguardia que trabajan con campos magnéticos de bajo
nivel.
La tecnología tiene implicaciones para el diseño de
edificios inteligentes, que requerirán redes de sensores inalámbricos
autoalimentados para hacer cosas como monitorear la energía y los patrones
operativos y controlar los sistemas de forma remota, según los científicos.
«En los edificios, se sabe que si automatizas muchas
funciones, podrías mejorar la eficiencia energética de manera muy
significativa», explica Priya, «los edificios son uno de los mayores
consumidores de electricidad. Por lo tanto, incluso una pequeña caída en el
consumo de energía podría representar o traducirse en megavatios de ahorro. Los
sensores son los que permitirán automatizar estos controles, y esta tecnología
es una forma realista de alimentar esos sensores».
Los investigadores ha diseñado dispositivos delgados como el
papel, de aproximadamente 1.5 pulgadas de largo, que se pueden colocar en los
electrodomésticos o cerca de ellos, con luces o cables de alimentación donde
los campos magnéticos son más fuertes. Estos campos se disipan rápidamente de
la fuente de corriente eléctrica que fluye.
Por ejemplo, cuando se coloca a 10 centímetros de un
calentador, el dispositivo produce suficiente electricidad para alimentar 180
bombillas de LED, y a 20 centímetros es suficiente para alimentar un
despertador digital.
«Estos resultados proporcionan avances significativos hacia
una energía sostenible para sensores integrados y sistemas de comunicación
inalámbricos», dijo Min Gyu Kang, profesor asistente de investigación en Penn
State y coautor principal del estudio.
Los científicos utilizaron una estructura compuesta,
superponiendo dos materiales diferentes. Uno de estos materiales es magnetoestrictivo,
que convierte un campo magnético en tensión, y el otro es piezoeléctrico, que
convierte la tensión o vibraciones, en un campo eléctrico. La combinación
permite que el dispositivo convierta un campo magnético en una corriente
eléctrica.
El dispositivo tiene una estructura en forma de haz con un
extremo sujeto y el otro libre para vibrar en respuesta a un campo magnético
aplicado. Un imán montado en el extremo libre del haz amplifica el movimiento y
contribuye a una mayor producción de electricidad, según explican los
científicos.
«La belleza de esta investigación es que utiliza materiales
conocidos, pero diseña la arquitectura para maximizar básicamente la conversión
del campo magnético en electricidad», añade Priya «esto permite lograr una alta
densidad de potencia bajo campos magnéticos de baja amplitud».
En el estudio no solo participaron miembros de la
Universidad de Pen State, sino también investigadores de Virginia Tech, y el
científico investigador principal del Centro de Aviación y Misiles del Ejército
de EEUU, Mohan Sanghadasa.
Elperiodicodelaenergia.com