Un generador termoeléctrico es un dispositivo que convierte el calor en electricidad. Cuando existe una diferencia de temperatura entre dos metales o dos semiconductores se produce entre ellos un flujo de electrones, una corriente eléctrica. La conversión directa de la diferencia de temperatura en electricidad es conocido como el efecto Seebeck, y suele estar limitado a unos pocos microvoltios por cada kelvin de diferencia.

La generación termoeléctrica se utiliza desde hace tiempo. Por ejemplo, se ha empleado en vehículos espaciales. Las sondas Voyager utilizan generadores termoeléctricos de radioisótopos que producen electricidad a partir del calor originado por la desintegración radiactiva de un combustible nuclear, como el Plutonio-238. De este modo, las sondas se mantienen operativas y con suministro eléctrico durante decenios, también cuando se encuentran demasiado lejos del sol como para utilizar paneles solares. Los generadores termoeléctricos de radioisótopos se han utilizado además para suministrar energía eléctrica a instalaciones remotas, como faros para la navegación instalados en el ártico ruso.

El cuerpo humano también produce y disipa calor, por lo cual es susceptible de aprovechar el efecto Seebeck para producir electricidad. Sin embargo, la cantidad de calor que produce una persona resulta en una corriente eléctrica muy escasa. Tan pequeña que apenas se saca provecho de ella. Además, los generadores termoeléctricos corporales hay que llevarlos puestos y por tanto es necesario que sean pequeños, ligeros y flexibles, lo cual reduce todavía más su eficiencia y capacidad para generar potencia.

Convertir el calor humano en electricidad

Recientemente investigadores de la universidad pública de Carolina del Nortehan desarrollo un nuevo método para convertir el calor corporal en electricidad. El nuevo sistema es más eficiente que los utilizados hasta ahora, y además cumple con el requisito de ser cómodo de llevar. Es pequeño y ligero: mide un centímetro cuadrado y tiene 2 milímetros de grosor, y también es flexible. Según los investigadores produce hasta 20 microvatios por centímetro cuadrado.

El diseño se basa en una capa de material conductor que está en contacto con la piel y que recoge el calor corporal, concentrándolo en el generador termoeléctrico. Un polímero exterior reduce la cantidad de calor corporal que se disipa sin pasar antes por el generador. Para que el generador produzca electricidad el calor debe pasar a través del generador, en un recorrido que va desde el cuerpo humano hacia el exterior.

Dependiendo de la potencia requerida el generador termoeléctrico puede tener una superficie mayor o menor. Y puede estar integrado en una camiseta o colocarse directamente en alguna parte del cuerpo, como la parte superior del brazo. Aunque la muñeca disipa más calor, los investigadores encontraron más adecuada la parte superior del brazo (por encima del codo) porque tiene una superficie más regular que la muñeca.

A pesar de la limitación en la potencia eléctrica generada, que es de unos pocos microvatios, los generadores termoeléctricos corporales serán capaces de hacer funcionar sensores simples dedicados a la salud, para controlar el ritmo cardiaco o la función pulmonar, por ejemplo; y también para monitorizar el entorno, midiendo los niveles de ozono y humedad o las concentraciones de polen en el aire para anticipar ataques de asma, por ejemplo.

Un reloj que nunca hay que cargar

El reloj de pulsera Matrix PowerWatch hace uso del calor corporal para obtener la electricidad que necesita para funcionar, aprovechando precisamente que la muñeca es una zona óptima para capturar el calor del cuerpo. El reloj funciona como un disipador térmico, trasladando el calor del cuerpo a través de la caja del reloj y llevándolo hacia la parte superior de la esfera, que está a menor temperatura; esa transferencia de calor es la que aprovecha el generador termoeléctrico incorporado en el reloj para producir la potencia eléctrica que lo mantiene funcionando.

La cantidad limitada de potencia eléctrica que es capaz de producir el reloj limita también sus funciones. El PowerWatch hace uso de una pantalla de tipo tinta electrónica, la cual requiere poca potencia pero también tiene poca resolución y no tiene color, es en blanco y negro. Con todo, el reloj puede conectarse con el móvil (iPhone o Android) para ponerlo en hora y configurar el aspecto de la esfera, pero no muestra notificaciones ni permite realizar llamadas. La función horaria se complementa con la medición de la actividad física, de las calorías quemadas y de la potencia generada.

Cuando no está colocado en la muñeca el reloj se pone automáticamente en un modo de reposo que reduce al máximo el consumo eléctrico suministrado por una batería recargable. En teoría el reloj se mantendrá funcionando si se coloca sobre una superficie cálida.

El PowerWatch no se comercializa de momento (estará disponible en el verano de 2017) y por tanto hay que esperar para ver qué tal resulta en el mundo real. Si funciona podría suponer un avance para los wearables, los smartwarches y para otros pequeños dispositivos como las pulseras de actividad física, los cuales nunca habrá que volver a cargar.