Un gruppo di ingegneri dell'Università di Buffalo ha abbinato la tecnologia di raffrescamento radioattivo all'accumulo solare termico, progettando un sistema che potrebbe generare calore e fresco senza elettricità
Il raffreddamento passivo radiativo diventa più efficiente anche sotto il sole estivo
(Rinnovabili.it) – In un pianeta progressivamente più caldo, l’uso crescente di climatizzatori e condizionatori d’aria potrebbe esaspera la situazione attuale. Ecco perché, accanto ai molteplici sforzi per migliorare l’efficienza di questi apparecchi, c’è chi preferisce dedicarsi a strategie maggiormente sostenibili. Come ad esempio, il raffreddamento passivo realizzato grazie ai sistemi radiativi. Questa tecnologia assorbe il calore dall’interno di una stanza o di un edificio e lo emette all’esterno come onde infrarosse. A quelle lunghezze d’onda, infatti, l’atmosfera terrestre è “invisibile” alla radiazione; il che significa che il calore può raggiungere direttamente lo spazio freddo.
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Il raffreddamento passivo radiativo utilizza trasmettitori termici, ossia pannelli realizzati con materiali in grado di assorbire ed emettere il calore. Il modo più logico per orientarli è disporli con una faccia rivolta verso il cielo, esattamente come un modulo fotovoltaico. Ma per il team di ingegneri dell’Università di Buffalo non si tratta della strategia più efficiente. “La maggior parte dei sistemi radiativi disperdono l’energia solare, il che limita le loro capacità di raffreddamento”, spiega Qiaoqiang Gan, autore principale dello studio pubblicato su Cell Reports Physical Science. “Anche con una selezione spettrale perfetta, il limite superiore per la potenza di raffreddamento con una temperatura ambiente di 25 gradi Celsius è di circa 160 Watt per metro quadrato”.
Un nuovo design “specchiato” per il raffreddamento passivo
Per superare gli sprechi, gli scienziati sono intervenuti sul design spostando gli emettitori termici in modo che il calore potesse essere raccolto da entrambi i lati del pannello e trasmesso nello spazio. Nel dettaglio, il pannello è stato posizionato tra due specchi posti a V che hanno il compito di riflettere le onde infrarosse nel cielo. “Poiché le emissioni termiche da entrambe le superfici dell’emettitore termico centrale riflettono verso il cielo, la densità di potenza di raffreddamento locale viene raddoppiata. E di conseguenza si ottiene una riduzione record delle alte temperature”. Negli esperimenti, i ricercatori hanno abbassato la temperatura all’interno dell’unità di test di oltre 12 gradi Celsius sotto la luce solare diretta utilizzando il nuovo prototipo ibrido.
Ovviamente gli specchi non sono oggetti domestici comuni; sono realizzati con 10 strati sottili di biossido di silicio e argento, progettati per essere selettivi alle lunghezze d’onda gestite. In altre parole riflettono le onde del medio infrarosso, mentre assorbono quelle visibili e del vicino infrarosso. Questo ha permesso al tema di non sprecare tutto il calore. Durante i test, il gruppo ha impiegato questo surplus per riscaldare l’acqua fino a 60 gradi Celsius.
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“Una delle innovazioni chiave del nostro sistema è la capacità di separare e mantenere il riscaldamento solare e il raffreddamento passivo radiativo in diversi componenti all’interno di un unico sistema”, afferma il co-autore Lyu Zhou. “Durante la notte, il raffreddamento radiativo è facile perché non abbiamo input solare […] Ma il raffreddamento diurno è una sfida finché il sole splende. In questa situazione, è necessario trovare strategie per separare il riscaldamento solare dall’area di raffreddamento”.
