Obtener energía de la lluvia a través de la triboelectricidad y otras tecnologías

¿Y si las gotas de lluvia no solo regaran los campos y refrescaran las ciudades, sino que también generaran electricidad? Una nueva tecnología basada en el principio de los flujos segmentados podría transformar tejados y canalones en microcentrales renovables de tal forma que se aproveche cada gota de agua que cae del cielo. Desde Singapur, un equipo de investigación ha dado un paso clave hacia esa posibilidad. En paralelo, otro grupo de investigadores ha avanzado en el uso de la triboelectricidad en una nueva generación de paneles solares híbridos.

Cómo funciona la generación de electricidad con la lluvia

Las gotas de lluvia transportan energía cinética, pero aprovecharla de forma eficiente siempre ha sido un reto. La innovación más reciente se basa en lo que los investigadores denominan “plug flow”, o flujo segmentado: una configuración en la que se alternan segmentos de agua y aire dentro de un tubo delgado.

Cuando una gota cae por este conducto, la interacción entre el agua, el aire y las paredes del tubo provoca una separación de carga eléctrica. Es decir, se genera electricidad a partir del contacto y el movimiento de los distintos materiales. Los electrodos instalados en los extremos del tubo recogen esta electricidad y permiten usarla directamente. La clave reside en la combinación del diseño interno del tubo, los materiales que lo recubren y el control preciso del flujo.

Una tecnología escalable y urbana

Más allá del laboratorio, la Universidad de Singapur ya ha probado esta tecnología en prototipos funcionales capaces de encender hasta una docena de LED con una sola instalación. El tubo, recubierto con un polímero optimizado, permite que las gotas generen pequeñas descargas eléctricas de forma repetida y constante.

Uno de los aspectos más prometedores es su diseño modular. Las unidades pueden instalarse de forma vertical en canalones, tejados, marquesinas o incluso fachadas, aprovechando la infraestructura ya existente. En lugar de depender de corrientes de agua continuas, como en las minicentrales hidroeléctricas, el sistema solo precisa de lluvia.

Además, su tamaño compacto y su bajo coste lo hacen apto para ciudades densamente pobladas, donde el espacio es limitado pero la superficie de contacto con la lluvia —techos, bajantes, paneles verticales— es extensa.

Triboelectricidad en paneles solares

Pero la tecnología de flujo segmentado no es la única manera de aprovechar la energía cinética de la lluvia. Uno de los ejemplos más interesantes es la integración de sistemas triboeléctricos en paneles solares. Durante los días nublados o lluviosos, la generación fotovoltaica suele reducirse. Sin embargo, las mismas gotas de agua que eclipsan el sol pueden convertirse en aliadas si se aprovecha su impacto sobre la superficie del panel.

Un equipo de la Universidad de Tsinghua en Shenzen, China, ha desarrollado recubrimientos triboeléctricos transparentes que se integran en la superficie del panel sin interferir con su función óptica. Estos recubrimientos generan electricidad cuando las gotas de lluvia impactan sobre ellos, activando una pequeña carga eléctrica aprovechable.

El resultado es un panel solar híbrido capaz de generar energía tanto con luz como con agua. Aunque la energía producida por la lluvia sigue siendo inferior a la solar, se trata de una solución complementaria que amplía el potencial de producción energética a condiciones meteorológicas hasta ahora desaprovechadas.

Además, los recubrimientos triboeléctricos también pueden mejorar la autolimpieza del panel al reducir la acumulación de polvo o residuos, lo que se traduce en un rendimiento más constante a lo largo del tiempo.

Los retos: condiciones reales y eficiencia constante

El principal desafío es replicar los resultados de laboratorio en condiciones naturales. La velocidad, el volumen y la frecuencia de la lluvia varían enormemente entre regiones y estaciones, por lo que los sistemas deben adaptarse a una gran diversidad de escenarios.

Además, los materiales deben ser resistentes a la exposición prolongada al agua, los cambios térmicos y la acumulación de partículas. La durabilidad y el mantenimiento serán claves para determinar su viabilidad a gran escala.

Por último, al tratarse de una tecnología basada en la generación de pequeñas cantidades de energía por módulo, su aplicación real pasa por conectar múltiples unidades en paralelo. Sin embargo, al hacerlo, pueden surgir ciertos problemas que afectan al rendimiento, como interferencias entre los módulos o pequeñas pérdidas de energía, algo que los investigadores ya están estudiando para mejorar la eficiencia.

Una posible solución es la disposición en puente de los tubos, conocida como “bridge array”. Este diseño evita que los módulos se interfieran entre sí y permite sumar la electricidad generada por cada unidad sin pérdidas significativas.

Más allá del laboratorio: impacto urbano y social

El potencial de esta tecnología no se limita al ámbito doméstico. En espacios públicos como marquesinas de autobús, pérgolas o mobiliario urbano, puede alimentar luces LED, sensores de calidad del aire o estaciones de carga para dispositivos móviles.

También podría tener un papel relevante en zonas rurales o remotas donde la red eléctrica es inestable o inexistente. Su instalación rápida, sin necesidad de grandes obras ni infraestructuras hidráulicas, lo convierte en una alternativa viable para la electrificación básica en regiones con lluvias frecuentes.

Incluso en el ámbito agrícola o ganadero, donde muchas instalaciones carecen de acceso a la red, la generación de energía por lluvia podría alimentar sensores climáticos, sistemas de riego automatizado o balizas de señalización.

Fuentes:

• Euronews
• Eurekalert