Energías como Bienes Comunes

El vapor de agua ha sido y seguirá siendo uno de los medios de producción de trabajo mecánico más importantes de la era moderna. Desde la invención de la máquina de vapor de Watt hasta las modernas turbinas de múltiples etapas han pasado más de 2 siglos. El agua en estado gaseoso almacena gran cantidad de energía que puede ser fácilmente convertida en energía mecánica y luego a eléctrica o calórica según las necesidades. Es importante saber que la producción de este vapor se realiza absorbiendo calor de una fuente externa. El agua, que al llegar al punto de ebullición se convierte al estado gaseoso, eleva la presión del recinto donde es contenida. La constante investigación y el desarrollo de nuevas formas de producción de energías a partir de fuentes renovables esta buscando utilizar la radiación solar como fuente inagotable en la formación de vapor.

Recientemente un equipo de investigadores de la Universidad de Rice desarrolló una nueva tecnología que produce vapor de agua a partir de la absorción de radiación solar. Nanopartículas en suspensión absorben la luz solar y pueden alcanzar temperaturas de hasta 150º C provocando la vaporización instantánea del agua circundante. Si este vapor se utiliza para generar energía eléctrica a través de turbinas, los cálculos de eficiencia energética indican que este sistema superaría ampliamente en rendimiento de los paneles foto-voltaicos.
La producción de vapor a través de la radiación solar abre además un abanico de posibilidades de uso orientadas a calefacción y refrigeración de hogares, potabilización de agua, cocción de alimentos y esterilización de instrumentos quirúrgicos para hospitales que están desprovistos de electricidad.

Equipo de investigación de la universidad de Rice junto al prototipo del colector solar parabólico    Foto 1

La revolucionaria tecnología de absorción de energía solar se basa en el uso de nanotecnología. Las nanopartículas usadas por los investigadores de la Universidad de Rice tiene la propiedad de calentarse muy rápidamente al ser expuestas a la luz solar pudiendo fácilmente superar la temperatura de ebullición del agua (100ºC). En este estado pueden disipar rápidamente su energía hacia una muy pequeña capa de agua que las rodea, generando instantáneamente vapor a 150ºC en la superficie cada nanopartícula. El sistema es tan efectivo que puede fácilmente producir vapor aún partiendo desde agua en estado sólido.

Producción de vapor por radiación solar desde agua a muy baja temperatura  – Foto 2

El sistema convierte alrededor del 80% de la energía solar en vapor, entonces calculando el rendimiento de este vapor resultante en un sistema convencional de generación de energía eléctrica se obtendría un rendimiento total del 25%, valor extremadamente alto comparado con el 15% de rendimiento que tienen los sistemas foto-voltáicos. Sostienen los investigadores que esta tecnología está desarrollada recientemente y que estos valores comparativos de rendimiento podrían incrementarse drásticamente en un futuro próximo a través de refinamientos y optimizaciones que se están llevando a cabo.

Detalle del prototipo realizado en la Universidad de Rice, Estados Unidos – Foto 3

Otro uso potencial del sistema esta dado por la posibilidad de destilar agua pura a través de esta vaporización generando un incremento en la eficiencia de hasta un 250% en comparación con los sistemas de purificación de agua existentes hasta el momento. Además la energía contenida en el vapor podría virtualmente impulsar el desarrollo de otros artefactos que permitan resolver, a muy bajo costo, las demandas de climatización de hogares ya sea de calefacción como de refrigeración. Pero sin duda la abundante cantidad de vapor obtenida podría fácilmente derivar en la construcción de sistemas de cocción o acondicionamiento de alimentos el zonas del planeta donde la energía eléctrica no esta asegurada.
Por todas estas prometedoras características de funcionamiento y eficiencia, este sistema promete, a mediano plazo, resolver las necesidades energéticas básicas de las comunidades relegadas en países en vías de desarrollo como así también personas que viven en zonas rurales o muy alejadas de las zonas urbanizadas.
La simpleza de este sistema y el bajo costo de la tecnología necesaria para su construcción lo hacen además uno de los candidatos para masificarse y contribuir a la formación de redes comunitarias de ciudadanos que estén comprometidos con la microgeneración o el auto abastecimiento energético.

Video de la Universidad de Rice (en ingles) con detalles del prototipo