Científicos catarís desarrollan sistema solar autónomo para desalinizar agua, producir hidrógeno y refrigerar con hielo en el desierto

Sistema modular e integrado: Combina desalación, generación de energía renovable, producción de hidrógeno y refrigeración en un único sistema.

Sistema de desalación multifuncional: energía, agua potable y refrigeración sostenible

Un equipo de ingenieros de la Universidad Hamad Bin Khalifa ha desarrollado un innovador sistema de desalación que combina la producción de electricidad, hidrógeno y aire frío para refrigeración. Publicado en la revista Desalination, el trabajo de Nurettin Sezer y Sertac Bayhan describe un sistema modular que aborda desafíos críticos relacionados con el cambio climático en regiones áridas y cálidas.

Adaptación y mitigación frente al cambio climático

El cambio climático exige soluciones integrales que permitan a las comunidades de zonas secas y calurosas adaptarse a las condiciones extremas. Este sistema aborda tres necesidades esenciales: la desalación de agua marina o salobre, la generación de energía renovable y la refrigeración para edificios y hogares. La modularidad del diseño permite que estas funciones se integren de manera eficiente, convirtiéndolo en una solución clave para un futuro sostenible.

Energía solar como base del sistema

El sistema inicia con un conjunto de paneles solares bifaciales c-Si capaces de generar hasta 600 vatios por panel, con una eficiencia estimada del 23,2%. Con una superficie de 10.785 m², el sistema puede producir hasta 1,5 MW de electricidad al día. La electricidad generada se distribuye de la siguiente manera:

• 100 kW se utilizan directamente como fuente de energía.
• El resto alimenta un sistema para preenfriar agua subterránea y operar bombas de agua.

Innovadora técnica de desalación y refrigeración

La desalación se realiza mediante un módulo que emplea un compresor de vapor y un refrigerante para enfriar agua salina hasta formar cristales de hielo. Este hielo, al ser agua dulce, se separa de la sal restante. Posteriormente, el hielo se almacena y se utiliza para enfriar aire que se bombea hacia espacios interiores, proporcionando aire acondicionado. Una vez derretido, el agua dulce se puede emplear en actividades como consumo humano o riego agrícola.

Producción de hidrógeno como almacenamiento energético

Otro módulo del sistema purifica parte del agua y la electricidad generadas mediante electrodesionización. Un electrolizador con membrana de intercambio protónico produce gas hidrógeno al desionizar el agua. Este hidrógeno se almacena como una fuente de energía alternativa, ampliando la capacidad del sistema para funcionar de manera continua.

Operación eficiente día y noche

El sistema opera de manera diferenciada entre el día y la noche:

• Durante el día, se producen electricidad, agua dulce y refrigeración.
• Durante la noche, el hidrógeno almacenado se utiliza como fuente de energía, garantizando un suministro constante.

Resultados prometedores

Según el estudio, el sistema es capaz de generar diariamente:

• 2,4 MWh de electricidad.
• 52,8 m³ de agua dulce.
• 6,3 MWh de aire acondicionado.
• 177 kg de hidrógeno como fuente de energía para la noche.

Impacto y potencial del sistema

Este sistema modular representa un avance significativo en el uso de tecnologías integradas para resolver problemas de agua, energía y refrigeración en regiones vulnerables al cambio climático. Además, su diseño flexible permite adaptarlo a distintas escalas y necesidades, desde comunidades rurales hasta ciudades en expansión.

El desarrollo de soluciones como esta subraya la importancia de la ingeniería en energías renovables y su papel clave en la transición hacia un futuro sostenible. Integrar tecnologías como la desalación, la energía solar y la producción de hidrógeno no solo aborda desafíos actuales, sino que también prepara el camino para una gestión más eficiente de los recursos naturales.

Más información: www.sciencedirect.com