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Los ingenieros de NYU Tandon pretenden revolucionar la exploración submarina mediante el desarrollo de soluciones de energía solar para AUV y ROUV, eliminando barreras de recarga y abriendo nuevas fronteras acuáticas.
Los océanos, desde los mapas antiguos hasta la actualidad, fascinan en profundidades inexploradas. Sólo el 5% exploró. Los vehículos submarinos autónomos (AUV) y los vehículos submarinos operados remotamente (ROUV) prometen una exploración profunda, pero persisten limitaciones de rendimiento. Los ciclos cortos de la batería y la falta de fuentes de energía a bordo son obstáculos importantes.
Los investigadores de la Escuela de Ingeniería Tandon de la Universidad de Nueva York tienen como objetivo desarrollar soluciones de energía alternativas para AUV y ROUV que permitan patrones de inmersión sin restricciones y eliminen la necesidad de salir a la superficie para recargar. Además, el objetivo es proporcionar fuentes de energía para sensores submarinos y redes de comunicaciones para reducir la dependencia de baterías y eliminar la necesidad de ataduras físicas.
La energía solar representa una solución prometedora debido a su capacidad de penetrar la luz solar en las aguas profundas del océano y los investigadores están estudiando la viabilidad de aprovechar esta energía para vehículos submarinos. Aunque las tecnologías de energía oceánica, como las olas, las mareas y las corrientes, tienen potencial, dependen de la ubicación y no son portátiles. Destaca la conversión de energía térmica oceánica (OTEC), que aprovecha los gradientes de temperatura, pero su dependencia de patrones de buceo específicos y limitaciones geográficas limita su uso para dispositivos submarinos estacionarios. El potencial submarino de la energía solar corresponde al de la tierra con luz solar constante. La luz visible alcanza hasta 50 metros y suministra energía a los dispositivos. Las células solares combinadas con OTEC permiten que los sensores fijos se comuniquen para lograr la autonomía del AUV. Las celdas existentes pueden ser inadecuadas y estar optimizadas para luz roja e infrarroja, no para condiciones bajo el agua.
Las tecnologías alternativas como el fosfuro de galio e indio (GaInP) y el telururo de cadmio (CdTe) muestran mayores eficiencias en condiciones marinas. Se consideran células solares de próxima generación, como las células solares orgánicas y de perovskita (OSC y PSC). La búsqueda de un material absorbente adecuado es un gran desafío. La bioincrustación, la acumulación de materia orgánica, es un problema importante para la ingeniería marina, que afecta el acceso a la luz de las células solares y el rendimiento de los vehículos. En pruebas anteriores, la contaminación cubrió más del 50% de las superficies en 30 días y obstaculizó el funcionamiento de las células solares. Los investigadores abordan problemas prácticos en el diseño y prueba de células solares. Una solución es que las luces LED simulen la luz de profundidad, favoreciendo las células de silicio en aguas poco profundas y otras profundidades inferiores a dos metros.
Aunque estas células solares especiales de agua aún se encuentran en sus primeras etapas, son prometedoras. Los esfuerzos de los investigadores podrían allanar el camino para tecnologías innovadoras y arrojar luz sobre la energía solar y los misteriosos océanos que han fascinado a los humanos durante siglos.
Referencia: Jason A. Röhr et al, Una inmersión en células solares submarinas, fotónica de la naturaleza (2023). DOI: 10.1038/s41566-023-01276-z
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