Un equipo internacional de científicos de la Universidad Tecnológica de Nanyang (NTU), en Singapur, ha creado una nueva forma de «ventana inteligente» de gran eficiencia energética. Su material patentado, cuando se recubre con paneles de vidrio para ventanas, reacciona y se ajusta a la luz para regular la temperatura ambiente.
Esta novedosa tecnología puede alternar entre la calefacción y la refrigeración en función de las longitudes de onda de la luz entrante, con lo que se reduce el consumo de energía y el coste del control del clima interior. Dado que los políticos y los científicos instan a reducir las emisiones en un 45% en todo el mundo de aquí a 2030, avances como éste son fundamentales en nuestro esfuerzo por reducir el consumo de energía.
La tecnología actual no puede satisfacer la creciente demanda de energía, por lo que avances como el de la NTU desempeñarán un papel fundamental en la consecución de los objetivos globales de reducción de energía.
La mayoría de las ventanas actuales son muy ineficientes. Las pérdidas de energía de las ventanas -y la energía necesaria para compensarlas- provocan casi una gigatonelada de emisiones de CO2 al año, aproximadamente lo mismo que la industria de la aviación. Según el Departamento de Energía de EE.UU., entre el 25% y el 30% de la energía utilizada para calentar y enfriar los hogares procede de la pérdida o ganancia de calor de las ventanas.
Las ventanas pierden y absorben calor a medida que el vidrio responde al clima externo. Cuando el sol incide en una ventana en un día caluroso, el vidrio deja entrar un alto porcentaje de esta energía. Una vez dentro, las propiedades del vidrio dificultan la salida de esta energía (efecto invernadero).
En caso de frío extremo, el vidrio tampoco es eficaz para atrapar el calor sin un costoso aislamiento y múltiples cristales.
El vidrio inteligente desarrollado en la NTU puede manejar simultáneamente diferentes temperaturas, respondiendo a las ondas de luz entrantes de una manera que mantiene el equilibrio de la temperatura.
Cuando hace calor, suprime el calentamiento solar a la vez que potencia el enfriamiento radiativo, un fenómeno natural en el que el calor se emite a través de las superficies hacia temperaturas más frías. Cuando la temperatura exterior se enfría, hace lo contrario para calentar los espacios interiores. Las pruebas de laboratorio demostraron que el nuevo vidrio podía reaccionar a los cambios de las condiciones meteorológicas. En los meses de verano e invierno, el vidrio mostró un rendimiento de ahorro de energía de hasta el 9,5%.
Sobre el éxito del proyecto, el investigador principal, el Dr. Long Yi, dijo que «aunque las innovaciones centradas en la refrigeración radiativa se han utilizado en paredes y tejados, esta función se vuelve indeseable durante el invierno. Nuestro equipo ha demostrado por primera vez un vidrio que puede responder favorablemente a ambas longitudes de onda, lo que significa que puede autoajustarse continuamente para reaccionar a una temperatura cambiante en todas las estaciones».
Las medidas de refrigeración convencionales suelen implicar el uso de películas ópticas para reflejar la luz solar, lo que resulta perjudicial en las temperaturas más frías, en las que la luz natural es necesaria para crear calor.
En la última década se han puesto a disposición de los usuarios tecnologías similares que alivian los costes energéticos. Tanto el trombe como los muros de tejas solares utilizan la luz solar natural para calentar pasivamente los edificios mediante la absorción radiativa. Sin embargo, requieren componentes electrónicos que deben inspeccionarse a menudo para garantizar su eficacia. Esto difiere completamente del revestimiento de vidrio desarrollado por la NTU, que no tiene complicados sistemas de cableado interno.
Además de las tecnologías de vidrio con energía solar y de ahorro de calor, los investigadores de la Universidad del Norte de Texas inventaron un aislamiento biodegradable que ha demostrado ser prometedor para aumentar ligeramente la capacidad de calefacción y refrigeración. El material compostable mostró un aumento del 12% en la eficacia del control de la temperatura. A pesar de su biodegradabilidad, se ha predicho que la espuma ecológica es tan duradera como el aislamiento convencional.
Otro ambicioso invento desafió a los expertos a considerar el uso de los rayos solares para alimentar equipos electrónicos cerca de las autopistas. En 2016, la empresa francesa de infraestructuras de transporte Colas patentó las autopistas pavimentadas con energía solar, utilizando células tradicionales para generar energía limpia bajo los vehículos pesados. Actuando como generadores de energía autónomos, los paneles en la carretera estaban destinados a alimentar cualquier tipo de equipo que consumiera energía cerca de la autopista. Sin embargo, a pesar del aparente potencial, el proyecto acabó por no tener en cuenta la nubosidad en zonas con poca luz solar y costó más de 5,5 millones de dólares, lo que llevó a Colas a cesar su funcionamiento.
El hecho de tener en cuenta la eficiencia económica y meteorológica suscita importantes conversaciones sobre el futuro de las tecnologías de construcción renovables. Aunque en la última década el coste medio residencial de la energía solar se redujo en un 62%, la instalación sigue siendo relativamente costosa. Teniendo en cuenta los gastos necesarios para construir paredes, tejados y aislamientos con materiales ecológicos y que funcionan con energía solar, la invención del revestimiento de vidrio de la NTU, que es eficiente en cuanto a la temperatura, muestra un progreso significativo en la provisión de alternativas energéticas y rentables para la construcción de edificios.
La subida vertiginosa de los precios de la energía este invierno demuestra que no se puede ignorar el coste cuando se habla de energía verde. Los elevados precios de las energías renovables ralentizarán la transición hacia el abandono de los combustibles fósiles.
El aumento de los costes de la energía ya ha provocado el cambio del gas sucio al carbón en toda Europa en medio de la escasez de energía, en parte debido a la intermitencia de la generación renovable y a la insuficiencia de la red inteligente y el almacenamiento. Una forma importante de reducir la factura eléctrica es utilizar menos energía en primer lugar: este es el núcleo de la estrategia de eficiencia.
En la era del rápido aumento de las inversiones en infraestructuras de energía renovable, como las consideradas por el gobierno de Biden, los expertos y los responsables políticos deberían considerar la introducción de iniciativas con financiación privada que alteren las tecnologías de construcción convencionales. Innovaciones como las desarrolladas por la NTU subrayan la importancia de fomentar el progreso tecnológico, incluida la promoción de la eficiencia energética.
Noticia tomada de: Forbes / Traducción libre del inglés por World Energy Trade
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