Las tecnologías avanzadas de recolección de energía podrían resolver los problemas de las baterías para el internet de las cosas
La cuarta revolución industrial se asienta sobre los cimientos del internet de las cosas (IdC), que conecta miles de millones de dispositivos a través de redes móviles con una potencia de procesamiento, una capacidad de almacenamiento y un acceso instantáneo a la información sin precedentes. Esta revolución está redefiniendo todos los sectores, ya que espolea a las organizaciones a reorganizar y optimizar sus operaciones aprovechando tecnologías de vanguardia como la inteligencia artificial, las comunicaciones inalámbricas y la computación cuántica.
Principales limitaciones: eficiencia energética y autonomía
Sin embargo, la integración de estas tecnologías en la vida cotidiana no está exenta de problemas. Uno de los principales escollos es la demanda de tecnologías energéticas fiables para alimentar esos sistemas. Diversas aplicaciones, como la supervisión médica, la vigilancia ambiental, la automatización industrial, las redes inalámbricas de sensores, el transporte inteligente y la supervisión de infraestructuras, dependen cada vez más de dispositivos en miniatura de muy bajo consumo. Los dispositivos de este tipo requieren una mayor autonomía y eficiencia energética. Las baterías convencionales no logran satisfacer estas demandas, sobre todo en el caso de los dispositivos con una mayor independencia energética. Ello ha creado una necesidad acuciante de tecnologías energéticas innovadoras y, en este sentido, la recolección de energía se perfila como una alternativa prometedora.
Tecnologías avanzadas para superar retos energéticos
En el proyecto NANO-EH, financiado con fondos europeos, se desarrolló una plataforma de recolección de energía de múltiples fuentes gracias el empleo de nanomateriales inteligentes y nanoestructuras innovadoras. El equipo del proyecto logró traducir investigación puntera en soluciones de ingeniería que promueven unos procesos de fabricación eficientes y escalables. En NANO-EH se emplearon cuatro tipos de nanomateriales inteligentes sin plomo ni elementos de tierras raras. También se demostró la reciclabilidad de estos materiales a nivel de módulo. «Uno de los principales logros es la prueba de concepto de un dispositivo de recolección inalámbrica de energía ambiental basados en óxidos ferroeléctricos nanométricos, que funcionan en una amplia variedad de frecuencias de comunicación inalámbrica de uso común», señala Mircea Gabriel Modreanu, coordinador del proyecto. Entre ellas, las frecuencias de 2,45, 24-27 y 60 GHz. Los investigadores también aprovecharon el efecto piroeléctrico, una propiedad de ciertos materiales para generar una carga eléctrica en respuesta a cambios de temperatura, para recolectar energía, lo cual permite a los mismos materiales almacenar esta energía captada en supercondensadores. Ello significa que esos materiales pueden combinar eficazmente la recolección y el almacenamiento de energía en un sistema único.
Sistemas de recolección adaptables y multifuente
El equipo del proyecto amplió las capacidades de su plataforma tecnológica integrando diferentes innovaciones energéticas como, por ejemplo, celdas fotovoltaicas esféricas, celdas fotovoltaicas de bajo coste de MoO3, recolectores piezoeléctricos y celdas fotovoltaicas electroquímicas ecológicas de alto rendimiento. El sistema de NANO-EH puede adaptarse a las condiciones ambientales, lo cual garantiza un uso eficiente y sostenible de la energía. «Hemos desarrollado un método innovador de recolección de energía a la carta, que posibilita seleccionar la fuente de energía más adecuada, o una combinación de fuentes, en función de la fuente disponible en el entorno», explica Modreanu.
Una solución energética de IdC sostenible
La demanda de dispositivos sin batería y de muy bajo consumo energético va al alza en muchos campos. El proyecto NANO-EH contribuye a resolver la fragmentación del panorama del mercado de suministro de energía para IdC gracias a una plataforma compatible con las tecnologías planares de silicio, garantizando así la integración con los sistemas existentes. Modreanu concluye comentando la repercusión que tendrá NANO-EH: «Para 2035, se prevé que haya 35 000 millones de dispositivos de IdC, lo cual hará crecer exponencialmente la necesidad de módulos de suministro de energía fiables y sostenibles. Gracias a su plataforma tecnológica de bajo coste y fácil implantación, NANO-EH está allanando el camino para unas tecnologías energéticas innovadoras que sustenten esta rápida expansión».
Palabras clave
NANO-EH, recolección de energía, IdC, internet de las cosas, nanomateriales inteligentes, cuarta revolución industrial, supercondensadores
