211service.com
Refrigeración solar con panel reflector fotónico
Los investigadores de Stanford están desarrollando paneles en la azotea que enfrían los edificios enviando calor al espacio, una técnica que podría ser más eficiente que hacer funcionar un aire acondicionado con paneles solares.
El profesor de ingeniería eléctrica Shanhui Fan (centro) dirigió la nueva investigación sobre refrigeración de edificios con los estudiantes de posgrado Aaswath Raman (izquierda) y Eden Rephaeli (derecha). Crédito: Stanford.
El profesor de ingeniería eléctrica Shanhui Fan ha diseñado un dispositivo que utiliza materiales que le permiten manipular cómo el calor y la luz afectan la temperatura del edificio. Él imagina paneles de techo planos que podrían reducir en gran medida la energía de enfriamiento durante el día o usarse para enfriar hogares que no tienen acceso a la red eléctrica y aire acondicionado.
Fan es coautor de un papel sobre el potencial teórico de un dispositivo que refleja la luz solar y emite calor utilizando múltiples capas de materiales fotónicos. Su equipo en Stanford recibió recientemente una subvención de $ 400,000 por un año de la agencia de investigación ARPA-E para construir una demostración y probar su desempeño. El grupo ahora está construyendo ese prototipo y espera comercializar eventualmente la tecnología.
El panel tendría dos componentes, ambos usando capas de cristales fotónicos nanoestructurados. Uno es esencialmente un espejo con materiales optimizados para minimizar la cantidad de radiación solar absorbida por el techo de un edificio. Encima hay una capa separada hecha de carburo de silicio y cuarzo que convierte el calor de un edificio y lo irradia al espacio. El calor de un centro de datos, por ejemplo, podría transportarse en agua caliente y canalizarse por debajo de los paneles. Luego, el panel irradiaría ese calor para eliminarlo del edificio, explica Fan. Conceptualmente, el panel actuaría a la inversa de un panel de agua caliente solar tradicional, que toma la energía del sol y la convierte en agua caliente.
El diseño consta de dos funciones en un dispositivo. Una capa refleja la luz solar para mantener la estructura fresca, mientras que una segunda irradia calor desde el edificio hacia afuera en una longitud de onda para que no quede atrapado en la atmósfera por los gases de efecto invernadero.
Para mejorar la eficiencia del dispositivo, partes de los materiales del panel están diseñadas para emitir radiación térmica en una longitud de onda muy específica que maximiza la transferencia de energía a la atmósfera. Los investigadores estiman que, en teoría, un dispositivo de este tipo podría lograr un enfriamiento neto de 100 vatios por metro cuadrado. Si el aire acondicionado es una gran parte de sus necesidades energéticas, lo cual no es tan inusual, podría ser más eficiente que tomar una celda solar y conducir un aire acondicionado, dice.
Los paneles en sí no tendrían partes móviles, por lo que el funcionamiento sería sencillo. Fan imagina almacenes cubiertos con este tipo de paneles, que serían totalmente blancos para reflejar la luz del sol. En teoría, la luz solar reflejada podría dirigirse a un panel solar fotovoltaico para generar electricidad también.
Los materiales que entrarían en el dispositivo no son muy costosos y podrían fabricarse con litografía u otras técnicas de fabricación de bajo costo, dice.