En un mundo donde los métodos tradicionales de energía se vuelven cada vez más costosos y tienen un impacto significativo en el medio ambiente, investigadores de la Universidad Estatal de Pensilvania están explorando dos recursos renovables subutilizados: el sol y el espacio exterior. Su objetivo es generar electricidad y enfriar pasivamente estructuras de una manera innovadora.
Sol y espacio: Aprovechando el frío del universo y el poder solar para la energía renovable
Dirigido por Linxiao Zhu, profesor asistente de ingeniería mecánica, el equipo ha desarrollado y probado una estrategia dual que permite tanto la refrigeración como la generación de energía. Esta estrategia consiste en capturar la energía solar mediante una célula solar y, simultáneamente, dirigir el calor lejos de la Tierra a través de la refrigeración radiativa. Los detalles de esta solución energética, que resulta ser más eficiente que la utilización individual de cada componente, fueron publicados en Cell Reports Physical Science.
La refrigeración radiativa funciona enviando luz infrarroja directamente al espacio exterior instantáneamente, sin calentar el aire circundante. Zhu explicó el concepto con la ayuda de una cámara térmica, que permite visualizar la luz infrarroja, cargada de calor, que normalmente es invisible. Esta radiación infrarroja térmica, también conocida como radiación de cuerpo negro, es la energía que las personas y objetos liberan al enfriarse.
En la refrigeración radiativa, la luz infrarroja se irradia desde un vidrio transparente de bajo contenido de hierro. La luz rebota en el vidrio, atraviesa la atmósfera sin calentar el aire circundante y llega al espacio exterior, al cual nos referimos como el universo frío.
Linxiao Zhu
Este proceso enfría la superficie del enfriador radiativo, lo cual puede dirigirse hacia un objeto, como el interior de un edificio o un refrigerador.
La refrigeración radiativa diurna se inventó hace una década y se está desarrollando como un método emergente de enfriamiento cero carbono. Zhu formó parte del equipo de investigación en la Universidad de Stanford en 2014 que desarrolló por primera vez la refrigeración radiativa diurna.
Tanto de noche como de día, el enfriador radiativo funciona como un aire acondicionado natural disponible las 24 horas. Incluso en un día caluroso, el enfriador radiativo se siente frío al tacto.
Pramit Ghosh, autor principal y estudiante doctoral en ingeniería mecánica en la Universidad Estatal de Pensilvania.
Debajo del enfriador radiativo, los investigadores colocaron un panel solar, de modo que durante las horas de luz, la luz solar atraviesa el enfriador radiativo transparente y es absorbida por la célula solar para generar electricidad.
El equipo probó su sistema el verano pasado en el Centro de Experiencia en Sostenibilidad del Instituto de Sostenibilidad de la Universidad Estatal de Pensilvania. Descubrieron que el beneficio combinado de generación de electricidad y enfriamiento del sistema de cosecha dual podría superar el ahorro de electricidad de una célula solar sola en hasta un 30%. En otras palabras, aprovechar los recursos juntos como un par supera el rendimiento de usar cualquiera de los recursos por separado.
Basándonos en estos resultados experimentales, usar los dos cosechadores juntos tiene el potencial de superar significativamente a una célula solar sola, que es una tecnología clave de energía renovable.
Linxiao Zhu
Otro beneficio es el tamaño de la unidad: dado que los dos cosechadores están apilados, ocupan un espacio mínimo en un techo o en el suelo.
Al mismo tiempo y en el mismo lugar, podemos aprovechar estos recursos renovables juntos, las 24 horas del día.
Pramit Ghosh
Vía psu.edu
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