Los dispositivos de enfriamiento radiativo ofrecen enfriamiento sin electricidad al irradiar calor que no es absorbido por la atmósfera y escapa de la atmósfera de la Tierra al espacio exterior. Crédito: © 2023 KAUST; Xavier Pitá
Los cabezales fríos allanan el camino para el desarrollo de tecnología de refrigeración sostenible.
En un mundo que enfrenta un estrés por calor cada vez mayor, una tecnología de enfriamiento sin emisiones de carbono que no consuma electricidad y que en lugar de eso libere calor directamente al espacio exterior, sería un avance innovador. Sin embargo, la mala estandarización y la falta de transparencia están obstaculizando esta prometedora tecnología, conocida como enfriamiento radiativo.
Las directrices de mejores prácticas, esbozadas por Qiaoqiang Gan, investigador líder en enfriamiento radiativo de la Universidad Rey Abdullah de Ciencia y Tecnología (KAUST), podrían ayudar a que el campo de la investigación vuelva a encarrilarse.
Cómo funciona el enfriamiento radiativo
Los dispositivos de enfriamiento radiativo ofrecen enfriamiento sin electricidad al irradiar calor dentro de un rango estrecho de longitud de onda llamado ventana atmosférica transparente. Dentro de esta ventana, el calor no es reabsorbido por la atmósfera sino que se escapa al espacio, que, a tres grados sobre el cero absoluto, actúa como un gran disipador de calor y absorbe fácilmente el calor emitido.
«La tecnología es particularmente atractiva para satisfacer las necesidades de refrigeración locales en Arabia Saudita», dice Gan.
Muchos materiales presentan enfriamiento radiativo durante la noche. «El principal desafío es lograr un enfriamiento por debajo de la temperatura ambiente bajo la luz solar directa», dice Gan. «Es necesario minimizar simultáneamente el efecto de calentamiento de la absorción solar y maximizar la emisión térmica en la ventana atmosférica».
A pesar del desafío, existe un interés creciente en esta tecnología de enfriamiento sostenible debido a su potencial para combatir el impacto del calentamiento global.
Desafíos de investigación y estandarización
Sin embargo, existen numerosos peligros potenciales al probar e informar sobre nuevos materiales de enfriamiento radiativo, señala Gan. Debido a que el enfriamiento radiativo utiliza el cielo como disipador de calor, la mayoría de los experimentos se llevan a cabo en el ambiente exterior local.
«Debido a las condiciones climáticas incontrolables y a las variaciones en las configuraciones de medición, resulta desafiante comparar y comprender el rendimiento de enfriamiento real de diferentes tecnologías y así identificar las mejores estrategias entre los diversos proyectos de enfriamiento radiativo bajo estudio», dice Gan.
«Después de discutir estos temas con un editor senior de Nature Sustainability, nos pidieron que escribiéramos un artículo proponiendo criterios estandarizados y procedimientos de caracterización para evaluar el rendimiento del enfriamiento radiativo», agrega Gan. Su equipo desarrolló recomendaciones claras para caracterizar materiales de enfriamiento radiativo (y procedimientos para calcular el enfriamiento) para mejorar la confiabilidad y comparabilidad de la investigación sobre enfriamiento radiativo.
El futuro del enfriamiento radiativo
«Esperamos que este marco contribuya al avance de soluciones de refrigeración sostenibles y eficientes», afirma Gan. Teniendo en cuenta la ola de calor extrema experimentada en 2022 y las temperaturas récord observadas en numerosas ciudades importantes durante la primera mitad de 2023, la necesidad de soluciones de refrigeración sin electricidad se ha vuelto más crítica que nunca, añade.
«Al aprovechar el enfriamiento radiativo, que tiene el potencial de generar emisiones de carbono nulas o incluso negativas, podemos abordar eficazmente este desafío global y apoyar el plan estratégico nacional Saudí Visión 2030».
Referencia: “Mejores prácticas para el enfriamiento radiativo” por Lyu Zhou, Xiaobo Yin y Qiaoqiang Gan, 3 de julio de 2023, Nature Sustainability.
DOI: 10.1038/s41893-023-01170-0
