Un nuevo modelo teórico promete revolucionar la refrigeración pasiva sin electricidad

En un contexto de cambio climático y creciente demanda energética, la búsqueda de tecnologías de refrigeración pasivas se vuelve cada vez más crucial. Estas tecnologías permiten enfriar objetos o espacios sin necesidad de electricidad. Una de las metodologías más prometedoras es la refrigeración radiativa, que se basa en la reflexión de la luz solar y la emisión de calor en forma de radiación infrarroja al espacio. Sin embargo, este método ha estado limitado por leyes naturales que restringen la cantidad de calor que se puede emitir. Recientemente, un modelo teórico ha sido propuesto con el potencial de incrementar la eficacia de la refrigeración radiativa, lo que podría transformar la gestión del calor en un mundo en calentamiento.

Según un estudio publicado en el Journal of Photonics for Energy, un equipo de investigadores ha desarrollado un sistema teórico que combina un diodo termorradiativo (TRD) con un motor térmico, formando un sistema autosostenible que puede liberar más calor de lo que se creía posible. Este enfoque podría permitir una refrigeración más efectiva sin depender de una fuente de electricidad externa constante.

Innovación en refrigeración pasiva

El aspecto clave de este nuevo sistema radica en un concepto denominado potencial químico de fotones, que influye en la cantidad de energía que se puede transportar en forma de luz infrarroja. Normalmente, lograr un potencial químico de fotones positivo—que incrementa la emisión de calor—requiere una entrada de energía. Sin embargo, al emparejar un TRD con un motor térmico, el sistema puede generar este efecto internamente, lo que lo hace más eficiente y potencialmente pasivo.

A través de cálculos teóricos, los investigadores demostraron que su sistema combinado podría alcanzar una potencia de refrigeración de hasta 485 vatios por metro cuadrado. Esta cifra tiene el potencial de superar la potencia de radiación típica de un cuerpo negro a temperatura ambiente (alrededor de 459 W/m²), que ha sido un factor limitante para los sistemas de refrigeración radiativa pasiva hasta ahora.

Además, el equipo examinó cómo diferentes configuraciones—como emparejar el TRD con un generador termoeléctrico en lugar de un motor de Carnot—podrían influir en el rendimiento. Los hallazgos indican que ciertas configuraciones y decisiones de diseño, como la relación de tamaño entre los componentes, afectan significativamente la eficiencia. Es importante destacar que su análisis confirma que integrar un TRD y un generador termoeléctrico para convertir el calor residual en radiación puede ser efectivo incluso sin fuentes de energía activas, siempre y cuando el sistema esté diseñado adecuadamente.

Aunque este trabajo se encuentra actualmente en una fase teórica, representa una nueva dirección para las tecnologías de refrigeración sostenible que podrían, en un futuro, reducir la necesidad de sistemas de aire acondicionado que consumen grandes cantidades de energía. Los investigadores esperan que sus hallazgos guíen futuros experimentos y diseños para gestionar el calor de manera más eficiente en edificios, dispositivos electrónicos y más.