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Enfriamiento económico fuera de la red
Una startup con sede en Cambridge, MA, ha desarrollado un nuevo sistema de refrigeración con energía solar para el almacenamiento de alimentos en aldeas indias que están fuera de la red. Promethean Power Systems El diseño es un híbrido de refrigeración convencional basada en compresores y materiales termoeléctricos: semiconductores que convierten la electricidad en refrigeración y viceversa.
Relajándose bajo el sol: Una ilustración conceptual de un sistema de refrigeración con energía solar que podría usarse en aldeas sin conexión a la red en la India. Promethean, con sede en Cambridge, MA, planea hacer que el sistema sea eficiente combinando enfriamiento termoeléctrico y basado en compresores.
Las unidades de enfriamiento serán más baratas que las que se utilizan actualmente en las aldeas indias, la mayoría de las cuales están fuera de la red. En esos pueblos, los distribuidores y procesadores de alimentos almacenan los productos alimenticios crudos en unidades de enfriamiento tradicionales basadas en compresores que funcionan con generadores diésel. Estos cuestan alrededor de $ 12,000, dice el cofundador de la empresa, Sorin Grama. Y ese costo, dice Grama, no incluye el costo creciente del diesel necesario para hacer funcionar las unidades. Durante un mes que pasó en la India hace un año, Grama y su cofundador, Sam White, identificaron un nicho crucial. Los clientes seguían pidiendo un sistema de enfriamiento que tuviera un bajo costo de mantenimiento y operación, dice White.
Grama dice que incluso incluyendo el gasto de los paneles fotovoltaicos (PV), su diseño costaría aproximadamente lo mismo o un poco menos que las unidades de refrigeración que funcionan con diesel. Más importante aún, no tendría costos de combustible y casi ningún costo de mantenimiento. Según los cálculos iniciales de la empresa, el uso de un compresor combinado con módulos termoeléctricos utilizaría un 20 por ciento menos de energía para generar el mismo enfriamiento que un compresor solo.
El diseño utiliza componentes estándar: paneles fotovoltaicos de silicio, módulos termoeléctricos y una unidad de refrigeración basada en compresor. El sistema de control de la compañía hace que los dos componentes de enfriamiento trabajen juntos para que expriman la mayor cantidad de jugo posible de los paneles solares, explica Grama. Temprano en la mañana y al final de la tarde, cuando la cantidad de luz solar es baja, los paneles solares no generarán suficiente energía para hacer funcionar el compresor. Pero habrá suficiente energía solar para hacer funcionar los módulos termoeléctricos, lo que generaría enfriamiento hasta que el compresor se active. Alrededor del mediodía, cuando los paneles solares están funcionando a toda velocidad, los módulos termoeléctricos usarán el jugo extra que el compresor no necesita. para proporcionar enfriamiento adicional.
Desde que se fundó Promethean en 2007, ha construido un enfriador de 60 litros a escala de laboratorio. La semana pasada, la compañía obtuvo fondos con los que planea construir un prototipo de 500 litros que espera probar en India en 2009.
La empresa había jugado con la idea de utilizar solo módulos termoeléctricos conectados a paneles fotovoltaicos. En un módulo termoeléctrico, el voltaje aplicado a través de un material termoeléctrico intercalado entre dos placas de cerámica hace que un lado esté caliente y el otro frío. Sin embargo, los termoeléctricos existentes (que se utilizan en asientos de automóvil con temperatura controlada, láseres y neveras portátiles para picnic), generalmente bismuto o telururo de plomo, no son lo suficientemente eficientes para refrigeradores grandes.
Gang Chen , profesor de ingeniería mecánica en el MIT, dice que la eficiencia de una unidad de refrigeración depende de su tamaño. A medida que reduce el tamaño de un refrigerador de hotel, el compresor en sí se vuelve menos eficiente, dice. En esos casos, la termoeléctrica se vuelve cada vez más atractiva. El enfoque de Promethean para combinar termoeléctricos con compresores suena como un argumento lógico para aumentar la eficiencia de enfriamiento en sistemas a escala comercial, dice Chen.
El prototipo de 60 litros de la empresa utilizaba módulos de telururo de bismuto de Marlow Industries, con sede en Dallas. Ese es el material de enfriamiento más eficiente conocido hasta ahora, dice el profesor de física del Boston College. Zhifeng Ren . Pero todavía hay margen de mejora, y Grama dice que la empresa está buscando materiales nuevos, posiblemente más eficientes.
La empresa de nueva creación podría tener suerte. Muchos avances en materiales termoeléctricos han salido de laboratorios recientemente. Chen del MIT, por ejemplo, ha aumentado la eficiencia del telururo de bismuto y antimonio en un 40 por ciento mediante el uso de materiales nanocristalinos. Los investigadores también están jugando con el telururo de plomo y están comenzando a utilizar nanocables de silicio y compuestos de silicio-germanio. Chen y Ren han fundado una empresa llamada GMZ Energy , con sede en Newton, MA, para comercializar su material nanocompuesto, y esperan módulos termoeléctricos comerciales dentro de un año.