Investigadores en China han construido un sistema de recolección de agua atmosférica basado en sorción de ciclo rápido fuera de la red. Alimentado por tres módulos fotovoltaicos, el sistema se probó con cuatro métodos de condensación en interiores y exteriores.
Un grupo de científicos de China. Universidad Normal de Yunnan y la Universidad Provincial de Yunnan ha desarrollado un sistema de recolección de agua atmosférica (SAWH) basado en sorción de ciclo rápido impulsado por energía fotovoltaica.
«Para mejorar la practicidad y escalabilidad de nuestro sistema anterior, se propone un innovador sistema SAWH de ciclo rápido impulsado por energía fotovoltaica (PV) para la recolección sostenible de agua fuera de la red», explicó el grupo. «Se diseñó un sistema de suministro de energía fotovoltaica para satisfacer los requisitos energéticos de la recolección continua de agua: durante las horas del día, los paneles fotovoltaicos alimentan los componentes eléctricos directamente, con el exceso de energía almacenado en las baterías; por la noche o con luz solar insuficiente, las baterías se descargan para mantener el funcionamiento».
SAWH (recolección de agua asistida por sorción) es una tecnología que utiliza materiales hidrófilos e higroscópicos para capturar la humedad atmosférica y recuperar agua mediante desorción y condensación.
En el núcleo de la unidad SAWH hay dos piezas de fieltro de fibra de carbón activado comercial (ACFF) apiladas entre electrodos y sujetas para formar un único módulo adsorbente. Este módulo se coloca dentro de una estructura cerrada que consta de un lecho de adsorción en la parte inferior y un módulo de condensación en la parte superior. El ACFF en la parte inferior captura la humedad del aire ambiente y sirve como resistencia para generar calor para la liberación de vapor, mientras que la sección superior enfría y condensa el vapor en agua líquida.
La carcasa SAWH funciona con dos paneles fotovoltaicos de 300 W conectados en paralelo y dos baterías de 12 V/200 Ah conectadas en serie. También está integrado un sistema auxiliar, compuesto por un panel fotovoltaico de 200 W y una batería de 12 V/80 Ah, que funciona en tres de los cuatro modos de condensación. En el modo de refrigeración por agua, una bomba hace agua circular; en la refrigeración asistida por ventilador, se alimenta un ventilador; y en refrigeración de semiconductores, se activa un módulo semiconductor. El sistema auxiliar no es necesario en el cuarto modo, convección natural.
El sistema se probó tanto en laboratorio como en entornos exteriores utilizando los cuatro modos de condensación. También se evaluó bajo tres horarios de adsorción: Modelo 1 (9 h, 3 h, 3 h, 3 h), Modelo 2 (6 h, 3 h, 6 h, 3 h) y Modelo 3 (cuatro intervalos iguales de 4,5 h). Las pruebas al aire libre se llevaron a cabo en Kunming, en el sur de China, entre enero y marzo de 2025.
«Los resultados mostraron que el modo de condensación de refrigeración por agua asistido por ventilador era la opción más eficiente desde el punto de vista energético, manteniendo una producción diaria de agua (DWP) de 0,96 kg de agua/kg ACFF/día y un consumo de energía específico (SEC) de 2,59 kW·h/kg de agua”, informó el equipo. «El modo de igual duración de adsorción (4,5 h × 4) exhibió el mejor rendimiento general, logrando un DWP de 0,50 kg de agua/kg ACFF/día y un SEC de 4,86 kW·h/kg de agua. Este modo aumentó la eficiencia de generación de energía fotovoltaica al 14,2 %».
Según la estrategia optimizada para seis días de funcionamiento en exteriores, los paneles fotovoltaicos proporcionarán energía según demanda con una eficiencia del 15% al 20%, y la eficiencia del suministro de energía alcanzó aproximadamente el 90%. «Además, el sistema logró un tiempo de recuperación de la energía de 6,72 años y una reducción de las emisiones de CO₂ durante el ciclo de vida de 35,84 toneladas», concluyó el grupo.
Los científicos presentaron el sistema en el estudio “Un sistema de sorción de ciclo rápido impulsado por energía fotovoltaica para la recolección sostenible de agua atmosférica fuera de la red.”, publicado en Conversión y gestión de energía.