Los vehículos submarinos autónomos también aprovecharán la energía solar

Se dice que sabemos más de Marte que de las profundidades de nuestros océanos. Y no es una exageración: hasta la fecha, solo se ha cartografiado un 5 % del lecho marino mundial. Si queremos avanzar en el conocimiento y la conservación del medio marino, avances tecnológicos como los vehículos submarinos autónomos serán una herramienta fundamental. El problema es que en las profundidades del mar no hay muchas opciones para cargar las baterías de un dispositivo. Y es ahí donde la energía solar puede tener mucho que decir según un reciente estudio.

¿Es viable el uso de energía solar en vehículos submarinos autónomos?

La respuesta corta es que sí, pero hay algunos matices. Aunque los océanos ofrecen diversas fuentes de energía renovable como es el caso de la undimotriz o la mareomotriz, estas suelen depender de una ubicación fija. Si se quiere abastecer de energía ilimitada a un vehículo de exploración submarino que recorra largas distancias de forma sostenible la energía solar puede permitirlo de dos maneras:

1. La conversión térmica oceánica (OTEC, por sus siglas en inglés) aprovecha el gradiente térmico que existe en las masas de agua, ya que normalmente las capas superiores están más calientes debido a la radiación solar.
2. La energía fotovoltaica, que utiliza principios similares a los de la energía fotovoltaica en tierra firme, aunque con algunas modificaciones, tal como veremos más adelante.

Contra lo que pudiera parecer, la radiación solar puede alcanzar hasta cincuenta metros de profundidad, especialmente en la parte del espectro entre el verde y el azul. En la Universidad de Nueva York ya publicaron un estudio apuntando a este reto, ya que las células fotovoltaicas de silicio que se utilizan en la superficie están optimizadas para la parte roja del espectro. Además, este tipo de componentes electrónicos es muy sensible a la sal y la humedad, así como la contaminación biológica. Y ahí es donde la Universidad de Nueva York ha anunciado nuevos avances para multiplicar el potencial de los vehículos submarinos de exploración.

Una nueva generación de células fotovoltaicas submarinas

El nuevo estudio de los investigadores americanos se ha basado en la utilización de lámparas LED en el laboratorio que permiten simular las distintas longitudes de onda del espectro. Esta técnica les ha permitido llegar a diversas conclusiones. Las dos principales son las siguientes:

1. Las células fotovoltaicas más eficientes para operar en entornos subacuáticos son aquellas creadas a partir de telurio de cadmio, fosfuro de indio y galio, y variantes similares con una banda de recepción de luz más ancha que el silicio. Además, las células de perovskita también ofrecen rendimientos superiores. No obstante, en ambos casos aún queda investigación por delante hasta alcanzar prototipos comerciales.
2. Es posible combatir la contaminación biológica con soluciones comerciales existentes. Hasta ahora, se había comprobado que la contaminación biológica llegaba a afectar hasta la mitad de la superficie de un vehículo submarino autónomo en el plazo de treinta días. Por suerte, existen nuevas coberturas transparentes y no tóxicas que podrían aplicarse a los paneles fotovoltaicos.   

Los prototipos actuales de vehículos submarinos autónomos solares

Si bien los estudios para dotar de paneles solares a los vehículos submarinos autónomos aún se encuentran en etapas tempranas, ya existen prototipos que sortean estas dificultades. Uno de los más interesantes es el proyecto PEARL del MIT estadounidense. El instituto tecnológico presentó en 2021 una balsa nodriza flotante equipada con paneles solares que sirve como estación de recarga de los vehículos submarinos y, además, integra conexión vía satélite. De esta manera, se sortean los escollos asociados a la recepción de luz solar a grandes profundidades.

Otra de las iniciativas más avanzadas es el SAUV II, un vehículo diseñado por el Autonomous Undersea Systems Institute estadounidense y alimentado por energía solar. Con forma de manta raya, este prototipo puede alcanzar una profundidad de hasta quinientos metros para explorar el medio submarino. Como si de un delfín o una ballena se tratara, cuando consume su energía, asciende hasta la superficie para recargar sus baterías. Fabricado en fibra de vidrio, el dispositivo cuenta con GPS, altímetro acústico, sensores de profundidad, giroscopios y sistemas de transmisión de datos por radio o satélite.

Además de estos ejemplos, en el pasado hemos cubierto otras investigaciones en torno a los vehículos submarinos autónomos de exploración. Algunos, como el Tunabot o la medusa robótica, se inspiran en animales y criaturas como el atún o la medusa luna, respectivamente. Es lo que se conoce como biomimética, un tema que hemos abordado en numerosas ocasiones en el pasado. Puedes empezar por este artículo si quieres saber más al respecto.

 

Fuentes:

• TechXplore
• https://eepower.com/market-insights/next-gen-solar-power-for-underwater-vehicles/#

 

Imágenes

SAUV II (Wikimedia Commons)