La piezoelectricidad es un principio físico descubierto en 1880 por los hermanos Curie. Se basa en la capacidad de ciertos materiales para generar carga eléctrica cuando se les aplica presión o una deformación mecánica. Imaginemos una esponja que, al apretarla, libera gotas de agua; en este caso, al presionar el material piezoeléctrico, lo que se libera es una pequeña corriente eléctrica.
Esta propiedad ha sido llevada al terreno de las infraestructuras urbanas. Pavimentos, baldosas o incluso carreteras pueden incorporar materiales piezoeléctricos para generar electricidad aprovechando el movimiento de personas o vehículos. Este tipo de tecnología convierte la energía mecánica, que normalmente se disipa sin uso, en una forma de energía aprovechable.
Aplicaciones urbanas reales de la piezoelectricidad
Uno de los casos más conocidos es el de la estación de Shibuya en Tokio. Allí se instaló una alfombra piezoeléctrica que, por cada paso de una persona de unos 61 kilos, generaba aproximadamente 0,1 vatios. Esta pequeña cantidad se utilizaba para alimentar luces LED y un panel informativo.
Por su parte, la empresa británica Pavegen Systems ha desarrollado baldosas que, además de generar electricidad, recogen datos sobre el flujo de personas. Aunque su producción energética es modesta, pueden alimentar temporalmente una lámpara LED, y su verdadero potencial está en el análisis del movimiento peatonal: cuántas personas pasan, en qué horarios y con qué frecuencia.
Carreteras piezoeléctricas a gran escala
El concepto se ha ampliado hacia las infraestructuras viales. En California, se ha probado un sistema piezoeléctrico con una densidad de energía de 333 vatios por pie cuadrado, lo que equivale a unos 3,6 kW/m². Se estima que una milla de carretera equipada con este sistema podría generar más de 900.000 kWh al año, suficiente para abastecer durante meses a docenas de hogares.
Sin embargo, el coste es considerable: alrededor de 9.000 dólares por kW instalado, con una durabilidad estimada de 20 años. Aun así, si se aplicara en toda la red interestatal estadounidense, podría reducir hasta 115 millones de toneladas de CO₂ anuales.
Un estudio adicional reveló que, bajo condiciones reales de tráfico, la energía recolectada es menor que la estimada en laboratorio. Factores como la rigidez de la carretera, el tipo de vehículos y la frecuencia de paso afectan considerablemente. Ajustes como colocar los transductores en los laterales o usar materiales más flexibles podrían triplicar la eficiencia del sistema.
Desafíos técnicos y limitaciones de eficiencia
La generación energética de estos sistemas sigue siendo muy limitada. En el caso de las baldosas para peatones, la electricidad producida apenas sirve para pequeños dispositivos o señalización temporal. No es una solución para alimentar edificios ni sustituir otras fuentes más convencionales.
Además, otras tecnologías como los suelos cinéticos (que emplean mecanismos electromecánicos como dinamos o sistemas hidráulicos) son más eficientes que los sistemas piezoeléctricos puros.
Otro obstáculo es el mantenimiento. En espacios urbanos con mucho tránsito, el desgaste de estos materiales puede ser alto, lo que implica un gasto adicional. Usuarios en foros como Reddit cuestionan si el retorno energético justifica la inversión inicial y el mantenimiento a largo plazo.
Dónde sí aporta valor la piezoelectricidad
Pese a sus limitaciones como fuente de energía primaria, la piezoelectricidad tiene ventajas claras como herramienta de medición y análisis urbano. Su capacidad para funcionar como sensor pasivo permite recopilar datos sobre el tránsito peatonal o vehicular, peso promedio, frecuencia de paso, y otras variables clave para el diseño urbano inteligente.
Esto lo convierte en una opción atractiva para proyectos de ciudades inteligentes, donde la eficiencia no solo se mide en kilovatios generados, sino en información recolectada sin necesidad de fuentes externas de energía.
También hay proyectos que exploran sistemas híbridos, combinando piezoelectricidad con otras fuentes como la tribolectricidad (que genera electricidad por fricción) o la termolectricidad (por diferencias de temperatura), buscando ampliar el espectro de aprovechamiento energético.
Mirada a futuro: utilidad sin espectáculo
Este tipo de soluciones encajan mejor como complemento a otras estrategias de eficiencia energética. Su atractivo principal radica en que visibiliza el potencial de convertir la actividad cotidiana en energía o datos úteis. Aunque su uso como generador principal no sea viable por ahora, sí ofrece valor como parte de un ecosistema urbano más inteligente, conectado y sostenible.
Las baldosas que generan electricidad al caminar o las carreteras que registran información mientras se conduce son una muestra de cómo la tecnología puede integrarse al entorno sin ser intrusiva.
A medida que bajen los costos de producción, aumente la durabilidad de los materiales y se perfeccionen las técnicas de instalación, este tipo de soluciones podría multiplicar su impacto en ciudades que buscan innovar sin sacrificar funcionalidad ni sostenibilidad.
