Innovación

Crean un aparato que enfría edificios sin electricidad y calienta agua con energía solar

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Los edificios del futuro cercano podrían beneficiarse de tecnologías como esta: investigadores de la Universidad de Buffalo crean un prototipo de dispositivo híbrido que no solo puede enfriar edificios drásticamente sin usar electricidad, sino que captura energía solar para calentar agua.

La demanda energética de los edificios obliga a pensar nuevos modelos encaminados a urbes más sostenibles y eficientes, capaces de rebajar la huella ecológica de los mismos. Se buscan especialmente maneras de enfriar los edificios de forma pasiva ante un futuro cada vez más cálido, con noches tropicales, temperaturas más elevadas y olas de calor más recurrentes, teniendo en cuenta que el aire acondicionado comporta emisiones muy altas de gases contaminantes y un alto consumo energético.

Investigadores de la Universidad de Buffalo tienen mucho que decir con su nuevo aparato: han desarrollado un prototipo de dispositivo híbrido que no solo puede enfriar edificios drásticamente sin usar electricidad, sino que puede capturar energía solar para calentar agua. Emplea un sistema de enfriamiento radiativo, que absorbe el calor del interior de una habitación o edificio y lo emiten en ondas infrarrojas hacia el cielo, donde la atmósfera propicia que el calor se pierda directamente hacia el vacío del espacio exterior.

Estos dispositivos utilizan paneles hechos de materiales que pueden absorber y emitir el calor. La forma lógica de orientar estos paneles emisores térmicos es tener una cara apuntando hacia el cielo, como un panel solar, pero los investigadores han hallado un diseño más eficiente: para ello, movieron emisor térmico para que el calor pudiera recolectarse de ambos lados y transmitirse al espacio, poniéndolo el en vertical, entre un par de espejos dispuestos en forma de V. De este modo, los espejos reflejan las ondas infrarrojas hacia el cielo.

El nuevo sistema de enfriamiento radiativo está compuesto por dos espejos en forma de V, con un panel emisor térmico vertical en el medioUniversity at Buffalo

El nuevo sistema de enfriamiento radiativo está compuesto por dos espejos en forma de V, con un panel emisor térmico vertical en el medio. Crédito: Universidad de Buffalo

“Dado que la emisión térmica de ambas superficies del emisor térmico central se refleja en el cielo, la densidad de potencia de enfriamiento local en este emisor se duplica, lo que resulta en una reducción récord de alta temperatura”, dice Qiaoqiang Gan, autor principal del estudio. Los experimentos se saldaron con éxito, ya que se demostró la capacidad del aparato para reducir la temperatura dentro de una unidad de prueba en más de 12 ° C (22 ° F) bajo la luz solar directa, y en más de 14 ° C (25 ° F) en una noche simulada de prueba. 

Los espejos están fabricados con 10 capas delgadas de plata y dióxido de silicio y reflejan las ondas del infrarrojo medio del emisor mientras absorben las ondas visibles y del infrarrojo cercano de la luz solar, evitando que el calor solar anule el efecto de enfriamiento. Como potente extra adicional, el calor absorbido por los espejos se puede aprovechar; en esta prueba, el equipo lo usó para calentar agua a 60 ° C (140 ° F).

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“La mayoría de los sistemas de enfriamiento radiativo dispersan la energía solar, lo que limita las capacidades de enfriamiento del sistema”, dice Gan. “Incluso con una selección espectral perfecta, el límite superior para la potencia de enfriamiento con una temperatura ambiente de 25 ° C (77 ° F) es de aproximadamente 160 vatios por metro cuadrado. En contraste, la energía solar de aproximadamente 1000 vatios por metro cuadrado en la parte superior de esos sistemas simplemente se desperdició”, explica.

Esta innovación podría hacer más barata la tecnología ambiental de enfriamiento. Sus próximos planes pasan por escalar su tamaño y aumentarlo hasya cubrir una azotea, ya que el dispositivo de prueba únicamente medía 70 centímetros cuadrados. 

La investigación está publicada en la revista Cell Reports Physical Science.

Imagen | Universidad de Buffalo

Fuente | New Atlas

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Sobre el autor

Andrea Núñez-Torrón Stock

Licenciada en Periodismo y creadora de la revista Literaturbia. Entusiasta del cine, la tecnología, el arte y la literatura.