Innovador sistema en el desierto consigue cultivos en situaciones extremas

Impulsado por energía solar para generar electricidad y producir agua para cultivos en áreas áridas.

Placa solar para cultivos alimentarios en el desierto
Esquema del sistema de cultivo con placa solar / Imagen: KAUST

Investigadores de la Universidad Rey Abdullah de Ciencia y Tecnología (KAUST), en Arabia Saudí, han difundido un enfoque integrado que utiliza el vapor de agua atmosférico para producir agua dulce para el crecimiento de los cultivos y también para generar energía de enfriamiento para las células fotovoltaicas, mejorando así su rendimiento.

El principal desafío para la producción de alimentos en las zonas áridas y semiáridas sigue siendo la falta de recursos hídricos. Si bien no hay escasez de luz solar para alimentar los paneles solares en estas regiones, las células fotovoltaicas también generan grandes cantidades de calor que reducen su eficiencia energética. Estos son los problemas que pretende resolver la investigación de Renyuan Li y el resto de científicos que han inventado este novedoso sistema que puede coproducir agua, electricidad y cultivos en la mayoría de las regiones, incluidas las áreas áridas y semiáridas.

Agua / Energía / Alimentos

“Creemos que este sistema puede contribuir al nexo mundial agua-energía-alimentos, generar electricidad y producir agua para comunidades remotas y sin conexión a la red”, explica Li.

El sistema, totalmente impulsado por energía solar, emplea material de recolección de agua atmosférica para capturar el vapor de agua del aire, generalmente durante la noche o la tarde, y recicla el calor residual de los paneles fotovoltaicos durante el día para producir agua dulce. También permite una mayor flexibilidad al ofrecer dos modos fácilmente intercambiables: refrigeración fotovoltaica y producción de cultivos.

Durante una prueba de campo de tres meses en Arabia Saudita, el sistema redujo con éxito la temperatura de los paneles fotovoltaicos hasta en 17 grados centígrados y aumentó su generación de electricidad en casi un 10 por ciento en el modo de enfriamiento fotovoltaico, al mismo tiempo que producía agua para regar cultivos sin afectar al rendimiento del panel fotovoltaico en el modo de producción de cultivo de agua.

Li dice que el sistema podría respaldar un enfoque descentralizado para proporcionar electricidad y agua de manera económica en regiones sin conexión a la red, pequeñas comunidades y lugares con acceso limitado al agua. “El uso de la recolección de agua atmosférica significa que la disponibilidad de recursos hídricos como ríos, lagos, agua subterránea o agua de mar ya no es un factor limitante para aplicaciones como el cultivo”, dice.

Hacia la optimización y ampliación del sistema

Sugiere que este enfoque holístico podría ayudar a lograr los Objetivos de Desarrollo Sostenible al abordar la escasez de agua y energía en comunidades sin conexión a la red y regiones áridas o semiáridas. Habiendo probado el concepto y el potencial de comercialización, los investigadores ahora están analizando la optimización y ampliación del sistema.

La dimensión de un dispositivo de prueba individual es actualmente de 0,18 m2 y el próximo paso es escalarlo hasta 1m 2 y luego a una escala de panel fotovoltaico comercial de 2m2. El ingeniero ambiental Peng Wang, quien dirigió el equipo, dice que el trabajo demuestra que hay mucho espacio para el uso efectivo e inteligente de la energía solar para brindar un nexo sostenible entre agua, energía y alimentos.

Fuente:
An integrated solar-driven system produces electricity with fresh water and crops in arid regions
Author links open overlay RenyuanLi, MengchunWu, SaraAleid, ChenlinZhang, WenbinWang, PengWang. Cell Reports Physical Science. Marzo 2022.