Los ingenieros del Departamento de Energía del Laboratorio Nacional de Idaho en los Estados Unidos, han ideado una forma barata para producir láminas de plástico que contienen miles de millones de nanoantenas que recogen la energía térmica generada por el sol y otras fuentes, siendo el primer paso hacia un colector de energía solar que podrían ser producidos en masa mediante materiales flexibles.
Si bien los métodos para convertir la energía en electricidad utilizable todavía necesitan ser más desarrolladas, estas láminas formadas por nanoantenas podrían ser un día fabricadas de forma ligera en “skins” ayudando a proporcionar energía desde automóviles híbridos a iPods, así como aprovechar su potencial en dispositivos de refrigeración para extraer el calor residual de los edificios sin necesidad de utilizar la electricidad, obteniendo una mayor eficiencia que las células solares tradicionales, según comentaban los investigadores en su informe con fecha 13 de Agosto de la Sociedad Americana de Ingenieros Mecánicos 2008, concretamente de la 2ª Conferencia Internacional sobre la Sostenibilidad Energética en Jacksonville.
El objetivo de las nanoantenas es aprovechar los rayos infrarrojos, que la Tierra continuamente irradia en forma de calor después de absorber la energía del sol durante el día. En contraste, las células solares tradicionales sólo pueden utilizar la luz visible, lo que provoca pérdida energética en la oscuridad. La radiación infrarroja es especialmente rica como fuente de energía, ya que también es generada por los procesos industriales, tales como plantes de carbón, etcétera.
Las nanoantenas son pequeños cuadrados y espirales en un tratamiento especial formado de polietileno, un material utilizado en bolsas de plástico. Mientras que otros han inventado con éxito las antenas que recogen la energía de menor frecuencia en las regiones del espectro electromagnético, como las microondas, los rayos infrarrojos han demostrado ser más difíciles de alcanzar.
Los ingenieros estudiaron el comportamiento de diferentes materiales (incluido el oro, cobre y manganeso) en virtud de los rayos infrarrojos, utilizando los datos resultantes para construir modelos por ordenador de nanoantenas. Por lo que encontraron que, mediante el material, forma y tamaño, en la simulación de nanoantenas se podría obtener hasta el 92 por ciento de la energía en longitudes de onda infrarroja.
Posteriormente, el equipo creó prototipos reales para probar sus modelos computacionales. En primer lugar, se utilizaron métodos de producción convencional en una oblea de silicio con un patrón de nanoantenas. El silicio basado en nanoantenas estaba a la altura de las simulaciones por ordenador, absorbiendo más del 80 por ciento de la energía sobre la longitud de onda. A continuación, se utilizó un sellado y se repitió el proceso para el montaje de las nanoantenas en las delgadas láminas de plástico. Si bien el prototipo laminar todavía está en pruebas, los primeros experimentos sugieren que también capta la energía a la espera de ondas infrarrojas.
Las nanoantenas tienen la capacidad de absorber la radiación infrarroja, lo que hace que sean prometedoras para dispositivos de refrigeración. Dado que los objetos emiten calor como los rayos infrarrojos, las nanoantenas podrían recoger los rayos y re-emitir la energía en longitudes de ondas inofensivas. Este sistema podría enfriar los edificios y los ordenadores sin una fuente de alimentación externa.
Aún así es necesario más avances tecnológicos antes de que el redireccionamiento pueda ser utilizado para captar energía en nanoantenas. Los rayos infrarrojos crean corrientes alternas en las nanoantenas que oscilan billones de veces por segundo, lo que requiere un componente llamado “rectificador” para convertir la corriente alterna a corriente directa, pero los rectificadores de hoy no pueden manejar tales frecuencias tan altas, por lo que hay que diseñar un rectificador en nanoescala teniendo que ser alrededor de 1.000 veces más pequeño que los dispositivos comerciales actuales y requiriendo nuevos métodos de fabricación. Otra posibilidad es el desarrollo de circuitos eléctricos pero ello provocaría ralentizar el curso de las frecuencias utilizables.
Si estos obstáculos técnicos pueden ser superados, las nanoantenas tienen el potencial de ser más baratas, más eficientes y una gran alternativa a las células solares. Tradicionalmente las células solares se basan en una reacción química que sólo funciona durante un máximo del 20 por ciento de la luz visible que recogen. Los científicos han desarrollado más complejas celdas solares con mayor eficiencia, pero estos modelos son demasiado caros para uso generalizado.
Las nanoantenas, por otra parte, pueden ser ajustadas para recoger determinadas longitudes de ondas en función de su forma y tamaño. Gracias a esta flexibilidad, haría posible la creación de dos caras en las láminas de nanoantenas que recoge energía de diferentes partes del espectro del sol. La aplicación práctica de estas láminas podrían utilizarse para cubrir la construcción de techos o gadgets de consumo como teléfonos móviles o iPods, ofreciendo una continua y barata fuente de energía renovable autónoma.
Más información: Idaho National Laboratory
Si bien los métodos para convertir la energía en electricidad utilizable todavía necesitan ser más desarrolladas, estas láminas formadas por nanoantenas podrían ser un día fabricadas de forma ligera en “skins” ayudando a proporcionar energía desde automóviles híbridos a iPods, así como aprovechar su potencial en dispositivos de refrigeración para extraer el calor residual de los edificios sin necesidad de utilizar la electricidad, obteniendo una mayor eficiencia que las células solares tradicionales, según comentaban los investigadores en su informe con fecha 13 de Agosto de la Sociedad Americana de Ingenieros Mecánicos 2008, concretamente de la 2ª Conferencia Internacional sobre la Sostenibilidad Energética en Jacksonville.
El objetivo de las nanoantenas es aprovechar los rayos infrarrojos, que la Tierra continuamente irradia en forma de calor después de absorber la energía del sol durante el día. En contraste, las células solares tradicionales sólo pueden utilizar la luz visible, lo que provoca pérdida energética en la oscuridad. La radiación infrarroja es especialmente rica como fuente de energía, ya que también es generada por los procesos industriales, tales como plantes de carbón, etcétera.
Las nanoantenas son pequeños cuadrados y espirales en un tratamiento especial formado de polietileno, un material utilizado en bolsas de plástico. Mientras que otros han inventado con éxito las antenas que recogen la energía de menor frecuencia en las regiones del espectro electromagnético, como las microondas, los rayos infrarrojos han demostrado ser más difíciles de alcanzar.
Los ingenieros estudiaron el comportamiento de diferentes materiales (incluido el oro, cobre y manganeso) en virtud de los rayos infrarrojos, utilizando los datos resultantes para construir modelos por ordenador de nanoantenas. Por lo que encontraron que, mediante el material, forma y tamaño, en la simulación de nanoantenas se podría obtener hasta el 92 por ciento de la energía en longitudes de onda infrarroja.
Posteriormente, el equipo creó prototipos reales para probar sus modelos computacionales. En primer lugar, se utilizaron métodos de producción convencional en una oblea de silicio con un patrón de nanoantenas. El silicio basado en nanoantenas estaba a la altura de las simulaciones por ordenador, absorbiendo más del 80 por ciento de la energía sobre la longitud de onda. A continuación, se utilizó un sellado y se repitió el proceso para el montaje de las nanoantenas en las delgadas láminas de plástico. Si bien el prototipo laminar todavía está en pruebas, los primeros experimentos sugieren que también capta la energía a la espera de ondas infrarrojas.
Las nanoantenas tienen la capacidad de absorber la radiación infrarroja, lo que hace que sean prometedoras para dispositivos de refrigeración. Dado que los objetos emiten calor como los rayos infrarrojos, las nanoantenas podrían recoger los rayos y re-emitir la energía en longitudes de ondas inofensivas. Este sistema podría enfriar los edificios y los ordenadores sin una fuente de alimentación externa.
Aún así es necesario más avances tecnológicos antes de que el redireccionamiento pueda ser utilizado para captar energía en nanoantenas. Los rayos infrarrojos crean corrientes alternas en las nanoantenas que oscilan billones de veces por segundo, lo que requiere un componente llamado “rectificador” para convertir la corriente alterna a corriente directa, pero los rectificadores de hoy no pueden manejar tales frecuencias tan altas, por lo que hay que diseñar un rectificador en nanoescala teniendo que ser alrededor de 1.000 veces más pequeño que los dispositivos comerciales actuales y requiriendo nuevos métodos de fabricación. Otra posibilidad es el desarrollo de circuitos eléctricos pero ello provocaría ralentizar el curso de las frecuencias utilizables.
Si estos obstáculos técnicos pueden ser superados, las nanoantenas tienen el potencial de ser más baratas, más eficientes y una gran alternativa a las células solares. Tradicionalmente las células solares se basan en una reacción química que sólo funciona durante un máximo del 20 por ciento de la luz visible que recogen. Los científicos han desarrollado más complejas celdas solares con mayor eficiencia, pero estos modelos son demasiado caros para uso generalizado.
Las nanoantenas, por otra parte, pueden ser ajustadas para recoger determinadas longitudes de ondas en función de su forma y tamaño. Gracias a esta flexibilidad, haría posible la creación de dos caras en las láminas de nanoantenas que recoge energía de diferentes partes del espectro del sol. La aplicación práctica de estas láminas podrían utilizarse para cubrir la construcción de techos o gadgets de consumo como teléfonos móviles o iPods, ofreciendo una continua y barata fuente de energía renovable autónoma.
Más información: Idaho National Laboratory
