Un approccio non convenzionale trasferisce il calore nello spazio.
di Mike Orcutt
Negli Stati Uniti soltanto, i climatizzatori sono responsabili di quasi il 15 percento dei consumi energetici negli edifici. Secondo Aaswath Raman, una soluzione per abbattere tali consumi potrebbe trovarsi nello spazio.
Raman è il cofondatore di una nuova società di nome SkyCool Systems, una spin off dell’Università di Stanford che, come altre, mira a commercializzare sistemi di raffreddamento efficienti che sfruttano il freddo dello spazio.
L’idea è sfruttare il fenomeno naturale conosciuto come raffreddamento radiativo. Tutti gli oggetti emettono radiazioni termiche. Quando queste vengono rivolte verso il cielo, una porzione del calore viene assorbita e riflessa dall’atmosfera, sfuggendo verso l’alta atmosfera e lo spazio, dove le condizioni sono molto più fredde. Questo fenomeno può provocare il raffreddamento dell’oggetto che emette questa radiazione fino a una temperatura inferiore a quella dell’aria circostante.
La SkyCool sta sviluppando una tecnologia pensata per sfruttare questa reazione basandosi sui recenti progressi nella capacità di manipolare la luce nella nanoscala. è ormai appurato che il raffreddamento radiativo può aiutare a raffreddare i palazzi di notte. Durante il giorno, però, le radiazioni del sole contrastano l’effetto di raffreddamento. Qualche anno fa, Raman e un collega di Stanford hanno determinato che dovrebbe essere possibile riuscire a ottenere l’effetto anche di giorno.
Nel 2014, il gruppo ha pubblicato su Nature un paper in cui dimostravano come un dispositivo pensato per combinare le proprietà ottiche di tre materiali differenti, impilati su più starti, potesse essere portato a quasi 5 °C al di sotto della temperatura ambiente. La dimostrazione sarebbe servita ad avvalorare la tesi che “il freddo dell’Universo” può essere utilizzato come fonte rinnovabile, “persino durante le ore più calde del giorno”.
Negli ultimi due anni, diversi altri gruppi hanno cominciato a perseguire il raffreddamento radiativo. Tre team hanno recentemente ottenuto fondi dall’ARPA-E per sviluppare tecnologie per centrali termoelettriche, che al questo momento consumano enormi quantità di acqua.
Raman dice che la sua società sta esplorando una gamma di potenziali applicazioni, negli edifici come in diverse forme di strutture “oltre la nostra percezione di edificio” – sia nel mondo sviluppato che in quello in via di sviluppo. Un modello dell’approccio generale della SkyCool, spiega, si può trovare nel recente sviluppo di tecniche per l’applicazione di rivestimenti ottici per l’ottimizzazione energetica delle finestre.
Raman dice che la società ha anche dimostrato come i suoi prototipi possano significativamente ridurre la temperatura dell’acqua, per cui “dovrebbe essere possibile applicarli a una vasta gamma di impianti di condizionamento” che utilizzano acqua raffreddata per rimuovere calore dall’aria. Per gli edifici tipici del Nord America, aggiunge, “si potrebbe usare questo sistema assieme agli esistenti impianti di raffreddamento e refrigerazione”.
Srinivas Katipamula, un membro del personale scientifico del Pacific Northwest National Laboratory che studia concept avanzati di riscaldamento e refrigerazione, ha recentemente elaborato un modello di studio con l’aiuto di tre colleghi del PNNL e scoperto che il raffreddamento radiativo diurno potrebbe ridurre il consumo energetico di un ufficio di medie dimensioni di un valore compreso fra il 30 e il 50 percento. Non è ancora chiaro, però, quanto questa tecnologia potrà costare, per cui è difficile quanto tempo occorrerà per ammortizzare l’investimento.
(MO)
