Energía piezoeléctrica: Aprovechando el movimiento humano para generar electricidad

Las placas piezoeléctricas son una tecnología innovadora que permite convertir las pisadas, saltos y otros movimientos del cuerpo humano en energía eléctrica. La energía generada proviene de la presión mecánica aplicada sobre un material piezoeléctrico, que tiene la capacidad de generar una corriente eléctrica al ser sometido a deformación o fricción.

El caso más curioso y a menudo citado es el de la discoteca sostenible en Londres, donde la energía generada por los movimientos de los asistentes alimenta parte de la iluminación y otros sistemas eléctricos. Este tipo de instalaciones han comenzado a implementarse en ambientes urbanos con gran tráfico peatonal, mejorando la eficiencia energética y reduciendo la huella de carbono.

¿Cómo funciona la piezoelectricidad?

El fenómeno de la piezoelectricidad se basa en la capacidad de ciertos materiales para generar una corriente eléctrica cuando se aplica una deformación mecánica. Cuando un material piezoeléctrico, como el cuarzo, es estirado o comprimido, sus átomos se reorganizan, creando una diferencia de potencial eléctrico que puede ser canalizada y aprovechada.

Este proceso tiene dos aplicaciones principales:

• Generación directa de energía: Las pisadas o pasos de las personas en un entorno, por ejemplo, generan pequeñas corrientes eléctricas que pueden ser aprovechadas para iluminar o alimentar pequeños dispositivos.
• Producción de señales eléctricas: Esta propiedad se ha usado tradicionalmente en dispositivos como mecheros o encendedores, donde se genera una chispa con cada presión.

Aplicaciones de la energía piezoeléctrica

La piezoelectricidad tiene un amplio abanico de aplicaciones que la posicionan como una tecnología clave para ciudades modernas e inteligentes que buscan optimizar la eficiencia energética.

Algunas de sus principales aplicaciones son:

• En los suelos de espacios muy transitados: Países como Japón han comenzado a instalar placas piezoeléctricas en estaciones de metro para convertir la energía cinética de los millones de usuarios en electricidad.
• Carreteras inteligentes: Israel ha puesto en marcha proyectos para utilizar el paso de vehículos sobre las carreteras como fuente de energía. Con cada coche que pasa, se genera una pequeña cantidad de electricidad, lo que puede reducir la dependencia de otras fuentes de energía en sistemas de iluminación vial.
• Dispositivos portátiles: La energía piezoeléctrica puede aplicarse para alimentar dispositivos biomédicos o wearables que se beneficien del movimiento humano, como el latido del corazón o movimientos cotidianos.
• Iluminación pública: Se han desarrollado pavimentos piezoeléctricos que almacenan la energía generada por el paso de peatones para iluminar calles y avenidas durante la noche.

Materiales utilizados en la piezoelectricidad

Los principales materiales piezoeléctricos son tanto naturales como sintéticos, lo que permite su disponibilidad y eficiencia en distintas aplicaciones. Estos materiales tienen en común una estructura interna cristalina que carece de centro de simetría.

Algunos de los materiales piezoeléctricos más utilizados incluyen:

• Cuarzo: Quizás el más conocido, este cristal es capaz de generar electricidad cuando se le aplica presión.
• Turmalina: Utilizada en sensores de presión y otras aplicaciones electrónicas debido a su estabilidad.
• Cerámica: Las titanatos como el titanato de plomo-zirconato (PZT) son muy comunes en aplicaciones industriales debido a sus propiedades piezoeléctricas altamente ajustables.

Proyectos emblemáticos e innovación

Alrededor del mundo, existen varios proyectos emblemáticos que están llevando la energía piezoeléctrica a nuevas fronteras. Uno de los más destacados es el proyecto de Movistar en el Estadio Santiago Bernabéu en Madrid, donde se instalaron placas piezoeléctricas bajo las gradas del estadio para generar electricidad a partir del movimiento de los fanáticos. Esta energía alimentó una pantalla LED gigante en un pueblo cercano, permitiendo que los habitantes siguieran el partido en directo.

Otro caso interesante es el de Pavegen Systems, una empresa londinense que ha instalado baldosas piezoeléctricas en diversas ciudades para utilizar la energía generada por los peatones con fines sostenibles. Sus proyectos muestran el enorme potencial de esta tecnología para mejorar la sostenibilidad de las ciudades.

El reto de la eficiencia en la piezoelectricidad

Uno de los principales desafíos a los que se enfrenta este tipo de tecnología es la eficiencia en la conversión de la energía cinética a electricidad. Las cantidades de electricidad generadas son relativamente pequeñas en comparación con otras fuentes de energía renovable como la solar o la eólica. Sin embargo, su durabilidad, la facilidad de integración con infraestructuras existentes y la posibilidad de combinarla con otras energías limpias, la posicionan como una opción valiosa para proyectos urbanos o dispositivos que requieren poca energía.

Con un escenario donde el coste de los materiales piezoeléctricos ha ido reduciéndose gracias a la producción en masa de componentes electrónicos, el futuro de la piezoelectricidad es prometedor. A medida que la eficiencia y los costes de producción bajan, su aplicación en ciudades inteligentes seguirá aumentando.

En resumen, la energía piezoeléctrica surge como una solución viable y sostenible para aprovechar el movimiento humano y vehicular, especialmente en ciudades y entornos de alto tránsito. Aunque aún existen desafíos en cuanto a mejorar la eficiencia, su gran potencial para complementar otras fuentes de energía renovable, su integración en infraestructuras urbanas y su capacidad para generar electricidad en espacios densamente poblados, la convierten en una opción atractiva para el futuro de la energía urbana.