Módulo de fachada verde productor de energía biofotovoltaica

Moss Voltaics es un sistema de fachada verde que tiene como objetivo explorar cómo el musgo podría ser utilizado como una fuente de energía renovable y la forma en que se puede implementar a escala urbana.

La tecnología emergente mencionada se llama bio-energía fotovoltaica (BPV), que utiliza el proceso natural de la fotosíntesis para generar energía eléctrica. En este proceso las plantas que utilizan la energía luminosa consumen dióxido de carbono y agua del medio ambiente para convertirla en compuestos orgánicos. Estos compuesto se requieren para los procesos vitales de una planta.

Moss Voltaics from Elena Mitro on Vimeo.

“Cuando el musgo photosynthesises libera algunos de estos compuestos orgánicos en el suelo que contiene las bacterias simbióticas, las bacterias descomponen los compuestos, que necesitan para sobrevivir, entre los  subproductos que se liberan se incluyen electrones “.

Al proporcionar un electrodo para que los microorganismos donen sus electrones, estos pueden ser cosechadas como la electricidad.

El sistema puede trabajar con otros tipos de plantas y algas,  sin embargo, este musgo, fue elegido debido a sus propiedades. Como los musgos se encuentran comúnmente en las ciudades: en las grietas entre pavimentación, en los techos, en paredes y árboles, el sistema puede ser bien adaptado al entorno urbano. Las ventajas de los musgos a las plantas superiores incluyen son que estos soportan cargas de peso, aumento de la absorción de agua, no hay necesidad de fertilizantes, alta tolerancia a la sequía y bajo mantenimiento.

En comparación con las células fotovoltaicas basadas en el silicio, una célula solar que utiliza material biológico para capturar energía de la luz tendría varios puntos a su favor: sería más barata de producir, auto-reparación, auto-replicante, biodegradable y mucho más sostenible. El proceso de fabricación es inofensivo para el medio ambiente. Además paneles BPV pueden instalarse en los lugares en que los paneles solares no son eficientes como por ejemplo los países del norte con la falta de luz solar directa.

Biophotovoltaic celular representa una organización de unidades combinadas en serie o circuitos paralelos. La unidad es un sistema bioeléctrico operativo completo. Consiste en un material anódico biológica (musgo), el ánodo, el cátodo, el catalizador catódico, la “sal puente” que permite a la carga positiva (generalmente protones)  viajar desde el material biológico anódico al cátodo. El ánodo representa la mezcla de fibras de hidrogel y de carbono que ayudan a atraer los electrones. El Hidrogel es un polímero que puede absorber agua hasta 400 veces su peso, mantiene la humedad complementaria para el musgo y tiene un pH neutro. Los materiales no son perjudiciales para los metabolismos. Las primeras pruebas para comprobar cómo las fibras coexisten con musgo se hicieron con poliacrilato. La unidad 100 × 100 mm: para el ánodo eran fibras de carbono mixtas y de hidrogel en cubos + una capa de tela de carbono, y todo esto se cubre con musgo. La célula consiguió 0,35 voltios. Mientras tanto “plantación musgo” se creó de donde se tomaría ánodo para incrustar a la estructura. Para este fibras con poliacrilato se mezclaron y se coloca encima de musgo y se presiona + Moss fue dividida en trozos pequeños y distribuidos en la misma mezcla. Después de 1 mes musgo creció a través de la mezcla de fibras de carbono y de hidrogel.

Diseño de un Sistema

Diseño de un sistema. Ladrillos representan una especie de contenedor que puede crear un microclima especial que ayuda a mantener el musgo vivo . La parte inferior del interior de ladrillo que es de cristal a prueba de agua, el resto es una arcilla porosa sin recubrimiento. Esta arcilla absorbe el agua, por lo que el sistema podría ser pasivo que recibe el agua de lluvia, donde hidrogel retiene líquido durante un largo período.

Se hicieron los primeros elementos para ver si el método de moldeo de arcilla deslizamiento funciona. Slipcasting es una técnica para la producción en masa de alfarería y cerámica. Una hoja de cuerpo de arcilla líquida se vierte en moldes de yeso y se dejó formar una capa, el reparto, en la cavidad interior del molde. Para un molde de fundición hueca, una vez que el yeso ha absorbido la mayor parte del líquido de la capa exterior de la hoja de arcilla restante se vierte para su uso posterior. En general hay pocos pasos para hacer un molde de yeso : a) formar una forma hecha de arcilla; b) encofrado alrededor de la materia + varias divisiones de piezas del molde; c) verter yeso líquido. En este proyecto los artículos se han excedido, el molde de yeso se hizo con la máquina de fresado CNC. Así que la forma se ha creado digitalmente que significa exactitud y precisión.

La recepción de datos. No se hizo un dispositivo que puede leer Lux, humedad, temperatura y Voltios cada 5 segundos con sensores y guardar directamente a .csv archivo. Aquí es un gráfico de 4 días, donde se puede ver la relación entre la tensión y la humedad.

La idea inicial es ir a la fachada, por lo que la escala del primer prototipo era bastante pequeña teniendo en cuenta que como un ladrillo de fachada ventilada . En cuanto a la técnica de personalización y los componentes eléctricos están funcionando las transferencias forma a un nuevo diseño. Se prevé por el sistema de montaje, por las fuerzas que se distribuyen a través de todo el volumen, y por las condiciones específicas relacionadas con el proceso de fabricación (el tamaño de bits para la molienda, la cantidad de piezas para el molde, la forma de arcilla es fundido). Los elementos se reunieron por el relieve en sus caras laterales sin añadir ninguna mezcla de cemento. Las conexiones eléctricas están pasando a través de esas uniones del sistema. Moss no está expuesto a la luz directa del sol, bloques proporcionan el sombreado requerida.

Una Unidad está dando 0,4 – 0,5 voltios. Seis ladrillos están conectados en el circuito en serie para aumentar el voltaje-3 módulos diferentes, dos de cada uno de los. Dos o más grupos que estaban conectados en serie se combinan en el circuito en paralelo para aumentar la corriente.


Fotografía: Elena Mitrofanova

https://iaac.net/research-projects/self-sufficiency/moss-voltaics/