CONICET propone cosechar ruidos para generar energía

La humanidad encontró hace mucho tiempo la forma de aprovechar la naturaleza para obtener energía. Se trata de una búsqueda continua para aprovechar la fuerza de la naturaleza para hacer cosas que consideramos útiles. Por ejemplo: tratar de almacenar la energía eléctrica y usarla después en diferentes dispositivos de nuestra vida cotidiana. La cuestión es que por mucho tiempo se empezó a usar el petróleo, que era la fuente de energía más rápida, pero no la única. De esta forma, Martin Giuliano, Becario Doctoral del Instituto de Investigaciones Físicas de Mar del Plata (IFIMAR, CONICET-UNMDP) nos introduce en el tema e invita a pensar en nuevas formas de obtener energía.

Siempre que se piensa en energías alternativas surgen nombres como la energía eólica, solar, mareomotriz, pero las posibilidades no se agotan allí. “Hay otras energías que podrían llegar a alimentar todos los dispositivos que nos rodean y que, hasta ahora, no habíamos considerado“, explica el especialista.

Antes de sumergirse en esta forma innovadora de producir energía, Martin hace una pausa para aclarar un término que nos va a acompañar el resto de la nota, y es el concepto de RUIDO. Y explica: “El ruido es todo aquello que no nos interesa, si nos interesa una señal y hay algo que nos molesta, eso es ruido. Por ejemplo, el ruido mecánico pueden ser moléculas de aire que golpeen un dispositivo empujadas por la vibración del motor de cualquier máquina, porque por lo general todas vibran”.

Ese ruido puede generar mini-voltajes que pueden ser almacenados (cosechados) en un capacitor y utilizados posteriormente. Pero para eso se necesita un material que transforme ese “ruido en energía” y que lo haga de manera eficiente. En eso trabaja Giuliano, su investigación se basa en modelados matemáticos, a través de simulaciones numéricas, de los sistemas piezoeléctricos frente a diferentes formas de ruidos externos que están modelados bajo ruido de la naturaleza. Pero ahora se sumó un nuevo término: piezoeléctrico, y Giuliano no demora en explicarlo.

El material piezoeléctrico, que si bien es un material raro, se puede fabricar. Tiene una característica muy importante: cuando se ejerce sobre él una fuerza, la presión genera que las cargas de sus átomos se alineen de una forma tal que genere un dipolo eléctrico (con un polo positivo y uno negativo). Este material, al igual que los de transducción electrostática o electromagnética, tiene la capacidad de transformar la energía del movimiento (es decir energía cinemática) en energía eléctrica (el potencial voltaje entre esos polos). Si se acoplan estos sistemas piezoeléctricos a algo que esté todo el tiempo oscilando o moviéndose y le genera deformaciones suficientes para provocar diferencias de potencial esa energía se podría almacenar en un capacitor para ser utilizado posteriormente. Giuliano trabaja particularmente en modelos sencillos, que consisten en osciladores, es decir algo que va y viene, analizando sus características y posibles perturbaciones.

¿De qué forma? Para explicar lo que hace Giuliano vamos a necesitar pensar en una plaza, más específicamente en una hamaca. Imaginemos que el ruido ambiente es alguien que nos empuja desde atrás con empujones aplicados al azar ¿cuándo van a ser óptimos esos empujones? Cuando vayan en el mismo sentido que nosotros en la hamaca, si nos empujan cuando estamos llegando estamos yendo a “contrafase”. Entonces cuando el empujón, va en fase de movimiento se acoplan y se dice que entran en resonancia y se maximizan las oscilaciones (en la hamaca seria llegar más alto). El empujón es en este sistema la perturbación de la que habla el especialista.

Si a un sistema que ya oscila (un motor que vibra, por ejemplo) se lo ajusta a estas perturbaciones se puede lograr que el sistema entre en este estado de resonancia, que coincidan estas frecuencias, es decir ajustarlo según qué ruido hay en ese ambiente para aprovecharlo y transformarlo en energía eléctrica.

Este tipo de cosecha de ruido ya se puede observar en algunos lugares, como sucede con el “reloj del abuelo”, esos relojes a cuerda que se cargan con la misma oscilación de la mano. También se encuentran micrófonos que utilizan la presión de las vibraciones del aire y la transforman en vibraciones eléctricas o luces en autovías que se encienden con la fuerza o automóviles sobre la misma cinta asfáltica.

Son distintas aplicaciones de una misma tecnología. En particular, Martín investiga para llevar este tipo de cosecha de ruido a microescala, que permita alimentar sensores, implantes biológicos, sensores electrónicos o dispositivos de baja potencia donde las baterías son difíciles de usar. Incluso pensar en cargar en un futuro los celulares con el movimiento de las personas.

Giuliano explica que, si bien falta bastante para que su investigación se encuentre aplicada en un objeto en particular, no descarta poder ver este tipo de tecnología en el mediano plazo. “El conocimiento científico no se produce de manera inmediata, por eso es necesario compartir el proceso, para que la gente sepa de qué se trata y en qué se trabaja”, concluye el joven especialista.

Fuente: Departamento de Comunicación CONICET – Mar del Plata