Estados Unidos. Un nuevo dispositivo en la azotea en desarrollo por investigadores de la Universidad de Stanford podrá producir electricidad a partir de la luz solar y, al mismo tiempo, emitir calor directamente al espacio para enfriar los edificios.
Hoy en día, estos arreglos hacen una cosa: convierten la luz solar en electricidad. Pero el laboratorio del ingeniero Shanhui Fan ha construido un dispositivo que podría tener un doble propósito: generar electricidad y refrigerar edificios.
"Construimos el primer dispositivo que un día podría generar energía y ahorrar energía, en el mismo lugar y al mismo tiempo, controlando dos propiedades de la luz muy diferentes", dijo Fan, autor principal de un artículo que apareció el 8 de noviembre en Joule.
La capa del dispositivo orientada al sol no es nada nuevo. Está hecho de los mismos materiales semiconductores que tienen techos adornados desde hace mucho tiempo para convertir la luz visible en electricidad. La novedad radica en la capa inferior del dispositivo, que se basa en materiales que pueden transmitir calor desde el techo hacia el espacio mediante un proceso conocido como enfriamiento por radiación.
En el enfriamiento por radiación, los objetos, incluidos nuestros propios cuerpos, emiten calor irradiando luz infrarroja. Esa es la luz invisible que detectan las gafas de visión nocturna. Normalmente, esta forma de enfriamiento no funciona bien para algo como un edificio porque la atmósfera de la Tierra actúa como una manta gruesa y atrapa la mayor parte del calor cerca del edificio en lugar de permitir que se escape, en última instancia, en la gran frialdad del espacio.
Agujeros en la manta
La tecnología de enfriamiento de Fan aprovecha el hecho de que esta gruesa manta atmosférica esencialmente tiene orificios que permiten que una longitud de onda particular de la luz infrarroja pase directamente al espacio. En trabajos anteriores, Fan había desarrollado materiales que pueden convertir el calor que irradia un edificio en una longitud de onda infrarroja particular que puede pasar directamente a través de la atmósfera. Estos materiales liberan calor al espacio y podrían ahorrar energía que habría sido necesaria para acondicionar el aire del interior de un edificio. Ese mismo material es lo que Fan colocó bajo la capa solar estándar en su nuevo dispositivo.
Zhen Chen, quien dirigió los experimentos como investigador postdoctoral en el laboratorio de Fan, dijo que los investigadores construyeron un prototipo sobre el diámetro de un plato para pastel y montaron su dispositivo en la azotea de un edificio de Stanford. Luego compararon la temperatura del aire ambiente en el techo con las temperaturas de las capas superior e inferior del dispositivo. El dispositivo de la capa superior estaba más caliente que el aire de la azotea, lo cual tenía sentido porque absorbía la luz solar. Pero, como esperaban los investigadores, la capa inferior del dispositivo era significativamente más fría que el aire en el techo.
"Esto muestra que el calor se irradió desde la parte inferior, a través de la capa superior y al espacio", dijo Chen, quien ahora es profesor en la Universidad del Sudeste de China.
Lo que no pudieron probar es si el dispositivo también producía electricidad. La capa superior en este experimento carecía de la lámina de metal, que normalmente se encuentra en las células solares, que habría bloqueado la salida de la luz infrarroja. El equipo ahora está diseñando células solares que funcionan sin revestimientos metálicos para acoplarse con la capa de refrigeración radiativa.
"Creemos que podemos construir un dispositivo práctico que haga ambas cosas", dijo Fan.
Fuente: Universidad de Stanford.
