En un mundo donde los métodos energéticos tradicionales se vuelven cada vez más caros y tienen un impacto significativo en el medio ambiente, investigadores de la Universidad Estatal de Pensilvania están explorando dos recursos renovables infrautilizados: el sol y el espacio exterior. Su objetivo es generar electricidad y enfriar pasivamente estructuras de una forma innovadora.
Sol y espacio: aprovechar el frío del universo y la energía solar para obtener 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 implica capturar energía solar utilizando una célula solar y simultáneamente dirigir el calor lejos de la Tierra mediante enfriamiento radiativo. Los detalles de esta solución energética, que resulta más eficiente que el uso individual de cada componente, fueron publicados en Cell Reports Physical Science.
El enfriamiento radiativo funciona enviando luz infrarroja directamente al espacio exterior al instante, sin calentar el aire circundante. Zhu explicó el concepto con la ayuda de una cámara térmica, que permite visualizar luz infrarroja, cargada de calor, que normalmente es invisible. Esta radiación térmica infrarroja, también conocida como radiación de cuerpo negro, es la energía que liberan las personas y los objetos cuando se enfrían.
En el enfriamiento radiativo, la luz infrarroja se irradia desde un vidrio transparente con bajo contenido de hierro. La luz rebota en el cristal, atraviesa la atmósfera sin calentar el aire circundante y llega al espacio exterior, al que llamamos universo frío.
Linxiao Zhu
Este proceso enfría la superficie del enfriador radiativo, que puede dirigirse hacia un objeto, como el interior de un edificio o un refrigerador.
El enfriamiento radiativo diurno se inventó hace una década y se está desarrollando como un método emergente de enfriamiento sin emisiones de carbono. Zhu formó parte del equipo de investigación de la Universidad de Stanford en 2014 que desarrolló por primera vez el enfriamiento radiativo diurno.
Ya sea de noche o de día, el refrigerador radiativo funciona como un aire acondicionado natural disponible las 24 horas del día. Incluso en un día caluroso, el refrigerador radiativo se siente fresco al tacto.
Pramit Ghosh, autor principal y estudiante de doctorado 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 del día, la luz del sol pase a través del enfriador radiativo transparente y sea 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 refrigeración del sistema de recolección dual podría superar el ahorro de electricidad de una sola célula solar hasta en un 30%. En otras palabras, aprovechar los recursos juntos como un par supera el rendimiento de usar cualquiera de los recursos por separado.
Según estos resultados experimentales, el uso conjunto de los dos recolectores tiene el potencial de superar significativamente el rendimiento de una sola célula solar, que es una tecnología clave de energía renovable.
Linxiao Zhu
Otra ventaja es el tamaño de la unidad: como las dos cosechadoras están apiladas, ocupan un espacio mínimo en el techo o el suelo.
Al mismo tiempo y en el mismo lugar, podemos aprovechar juntos estos recursos renovables, las 24 horas del día.
Pramit Ghosh
A través de psu.edu
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