O companie din California a dezvoltat o tehnologie care ar putea înlocui aparatele de aer condiţionat pe care le cunoaştem în prezent.
Arată ca niște oglinzi: 32 de dreptunghiuri dispuse în opt rânduri pe acoperișul unui supermarket numit din Stockton, California. La prima vedere, ai putea crede că sunt panouri solare, dar scopul acestui echipament este cu totul altul: el împiedică supraîncălzirea magazinului.
Efectul răcirii radiative
Îndreptate spre soare, panourile nu absorb aproape nimic din căldura care bate în ele, ci chiar o trimit înapoi, îmbunătățind performanța sistemelor care păstrează rece interiorul magazinului. Totul se bazează pe un fenomen numit răcire radiativă.
Totul de pe Pământ emite căldură sub forma unor raze infraroșii invizibile care se ridică spre cer. Noaptea, în absența luminii, aceasta poate răci ceva suficient pentru a produce gheață. Ştiţi atunci când parbrizul mașinii dvs. îngheață, chiar dacă termometrul nu a scăzut sub 0 grade Celsius? Aceasta este răcirea radiativă în acțiune, potrivit Popular Science.
În urmă cu secole, oamenii care locuiau în deșert foloseau principiul răcirii radiative pentru a produce gheață. Seara, ei izolau foarte bine pereții unor gropi adânci, apoi turnau apă înăuntru. În timpul nopții, căldura ieşea din lichid care, până dimineața, devenea gheaţă.
Care a fost soluţia tehnică găsită de co-fondatorul SkyCool Systems?
Mult timp, fizicienii au avut dubii că acest efect poate fi folosit cu succes şi în timpul zilei.
Aaswath Raman, unul dintre cei care au pus la punct tehnologia prezentă pe acoperişul acestui supermarket, spune că acest efect trebuie privit ca o oportunitate. „Pielea ta, acoperișul tău, solul, toate se răcesc trimițându-și căldura în sus, înspre cer”, spune el.
Raman, profesor de știință și inginerie a materialelor la Universitatea California din Los Angeles, este co-fondatorul SkyCool Systems, o companie care încearcă să schimbe la 180 de grade tehnologia de care depindem pentru a crea frig.
El explică: “Noaptea, pierzi căldura către cer, iar atmosfera permite unei părţi din acea căldură să scape mai departe, în spaţiu. Vrei să continui să faci asta şi în timpul zilei, dar în acelaşi timp trebui să eviţi să absorbi energia solară.”
Soluţia găsită a fost cea a nanotehnologiei, cu ajutorul căreia a fost creat în laborator o peliculă subţire formată din şapte straturi microscopice deasupra unui strat subţire de argint. Straturile alternează între oxid de hafniu, care funcţionează ca un izolator electric, şi dioxid de siliciu.
Împreună, toate aceste substanţe creează proprietăţi optice deosebite. Panourile construite de SkyCool Systems sunt foarte bune la emiterea de lumină în infraroşu. Gazele cu efect de seră și moleculele de apă din atmosferă absorb de obicei majoritatea acestor raze și le trimit înapoi pe Pământ. Infraroșul cu lungimea de undă cuprins între 8 și 13 micrometri, totuși, nu este absorbit de atmosferă și se duce mai departe spre spațiu, așa că Raman a reglat întregul sistem pentru a radia numai în acea bandă îngustă.
Mai mult, materialul reflectă 97% din razele soarelui, suficient pentru a genera un efect de răcire în timpul zilei. „De fapt, trimite mai multă căldură către cer decât cerul poate trimite înapoi”, spune Aaswath Raman.
Există totuşi anumite climate unde această tehnologie funcţionează mai bine. Este vorba despre zonele relativ uscate, cu cer senin. Norii şi umiditatea înaltă reduc din efectul obţinut în timpul zilei, pentru că moleculele de apă prezente în aer captează o parte din emisiile infraroşii.
Aparatele tradiţionale de aer condiţionat şi frigiderele, consum uriaş de energie, plus contribuţie la emisii de gaze cu efect de seră
Cererea pentru aparate de aer condiționat și refrigerare crește pe zi ce trece, la nivel mondial, însă aceste sisteme generează şi o cantitate extraordinară de căldură, iar compușii chimici pe care îi folosesc pot ajunge în atmosferă, unde acționează ca un gaz de seră care încălzește întreaga planetă.
Potrivit Institutului Energetic din Birmingham, Marea Britanie, aceste substanțe și energia necesară aparatelor au reprezentat cel puțin 11% din emisiile globale de gaze cu efect de seră în 2018. Până în 2050, se estimează că peste 4,5 miliarde de aparate de aer condiționat și 1,6 miliarde de frigidere vor consuma aproape 40% din energia electrică la nivel mondial.
În schimb, dacă va fi adoptată la scară largă, tehnologia SkyCool – și alte abordări similare – ar putea încetini acest ciclu prin răcirea clădirilor cu ajutorul unei metode naturale și prin reducerea consumului uriaş de energie preconizat.
După ce supermarketul din California a instalat panourile pe acoperişul clădirii de peste 2.300 de metri pătraţi, spre finalul anului 2019, energia electrică necesară pentru sistemul de refrigerare al magazinului a scăzut cu 15%. Asta înseamnă economii anuale de circa 6.000 de dolari.
Însă pentru a funcţiona la scară largă, sistemele bazate pe răcirea radiativă trebuie să fie costuri mici de producţie şi de instalare.
Sursa foto: Dreamstime
