Emplean oscuridad para así crear luz

Aaswath Raman no sabía que estaba conduciendo por una aldea de Sierra Leona en el 2013 hasta que escuchó voces de personas en la oscuridad.

“Tardamos unos cinco minutos en darnos cuenta de que estábamos pasando por un pueblo, porque estaba completamente oscuro”, dijo Raman, ingeniero eléctrico en la Universidad de California en Los Ángeles. “No había ni una luz encendida”.

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La aldea no tenía electricidad, y Raman se preguntó si podría usar toda esa oscuridad para crear algo que la iluminara. En una investigación publicada el mes pasado en la revista Joule, Raman demostró una manera de aprovechar el cielo de una noche oscura para alimentar un foco.

Su dispositivo prototipo emplea el enfriamiento radiativo, el fenómeno que hace que edificios y parques se sientan más fríos que el aire que les rodea después de la puesta del sol. Cuando el dispositivo libera calor, lo hace de manera desigual, con el lado superior enfriando más que el inferior. Luego convierte la diferencia de calor en electricidad. Cuando el dispositivo se conecta a un convertidor de voltaje, puede alimentar un LED blanco.

“La característica esencial de este dispositivo es que puede enfriarse”, dijo Raman.

Los edificios y las calles se enfrían por la noche. Si no hay nubes que atrapen el calor, los objetos en la tierra pueden perder tanto calor que alcanzan una temperatura más baja que el aire que les rodea.

Los seres humanos han aprovechado este efecto durante milenios. Hace 6 mil años, los habitantes de lo que ahora son Irán y Afganistán construyeron enormes estructuras en forma de colmena llamadas yakhchal, que utilizaban este efecto para crear y almacenar hielo en el desierto.

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En el 2014, investigadores dirigidos por Federico Capasso, profesor de Ingeniería Eléctrica de la Universidad de Harvard, calcularon que, en el mejor de los casos, sólo se pueden extraer unos cuatro watts de energía de 1 metro cuadrado de espacio frío. Por el contrario, un panel fotovoltaico, el tipo más común de panel solar, genera unos 200 watts por metro cuadrado en luz solar directa.

Sin embargo, un dispositivo que pudiera producir cualquier cantidad de electricidad por la noche sería valioso; después de la puesta del sol, las celdas solares no funcionan y los vientos suelen disminuir, incluso cuando la demanda de iluminación alcanza su punto máximo.

El prototipo construido por Raman se asemeja a un puck de hockey colocado dentro de un calientaplatos. El puck es un disco de poliestireno pintado de negro y cubierto con un protector contra el viento. Un aparato llamado generador termoeléctrico utiliza la diferencia de temperatura entre los lados opuestos del dispositivo para generar una corriente. Un dispositivo similar alimenta al robot explorador Curiosity de la NASA en Marte; su generador termoeléctrico deriva calor de la radiación de plutonio.

El dispositivo de Raman utiliza la temperatura ambiente de la atmósfera como fuente de calor. El cambio de cálido a frío es muy ligero, lo que significa que el dispositivo no puede producir mucha energía.

Su puck está elevado sobre patas, permitiendo que el aire fluya a su alrededor. A medida que pierde calor, el lado que mira a las estrellas se enfría más que el lado que mira hacia el tablero calentado por el aire. Esta diferencia de temperatura genera un flujo de electricidad.

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“Ésta es una buena combinación de enfriamiento radiativo”, dijo Ellen D. Williams, profesora de Física de la Universidad de Maryland. “Hicieron esto con materiales baratos, lo cual sugiere que podría usarse en productos útiles para el mundo en desarrollo”.

Un desafío será mejorar la eficiencia del dispositivo sin elevar sus costos, dijo Lance Wheeler, científico de materiales en el Laboratorio Nacional de Energía Renovable en Golden, Colorado. Aunque los dispositivos termoeléctricos son menos eficientes y más caros que las celdas fotovoltaicas, pueden ser más duraderos.

“Se podría decir que esto es de larga duración”, dijo. “Es sólo un pedazo de metal cubierto con pintura en aerosol. Podría durar muchísimo, a diferencia de sus rivales, las celdas fotovoltaicas y las baterías”.