Un sistema energético híbrido para edificios desarrollado por el Instituto Tecnológico de Karlsruhe, en Alemania, permite generar electricidad, calor y refrigeración al mismo tiempo desde una única superficie. El prototipo combina energía solar con refrigeración radiativa pasiva y ha demostrado su funcionamiento en condiciones reales al aire libre.
Los edificios suelen necesitar tecnologías distintas para cubrir sus necesidades energéticas: paneles fotovoltaicos para generar electricidad, colectores solares para producir calor y sistemas de aire acondicionado para refrigerar. El nuevo diseño del KIT intenta reunir esas tres funciones en un solo sistema, una ventaja especialmente interesante en tejados y fachadas, donde el espacio disponible suele ser limitado.
Tres funciones
El sistema combina fotovoltaica, energía solar térmica y refrigeración radiativa pasiva diurna. Su elemento clave es una capa transparente formada por un sustrato de sílice recubierto con un polímero de silicona que deja pasar la luz solar y, al mismo tiempo, emite calor hacia el espacio en forma de radiación infrarroja.
El equipo imagina este tipo de sistema integrado en tejados y fachadas capaces de actuar como superficies energéticas activas.
Debajo de esa capa, una lente de Fresnel concentra la luz solar sobre un pequeño colector fotovoltaico-térmico. Allí se generan tanto electricidad como calor, mientras la superficie superior se mantiene lo bastante fría como para continuar expulsando energía térmica hacia el cielo.
En las pruebas exteriores, el prototipo consiguió refrigerar hasta 6,5 ºC por debajo de la temperatura ambiente, generar una potencia eléctrica de 60,6 vatios por metro cuadrado y alcanzar temperaturas de calefacción de hasta 110,8 ºC.
“Estamos uniendo fuego y hielo”, resume Gan Huang, responsable del Hybrid Solar Technologies Lab del KIT. El principal reto fue precisamente conseguir que la parte destinada a absorber la mayor cantidad posible de energía solar pudiera convivir con otra que necesitaba permanecer fría.
Un tejado capaz de generar electricidad, calefacción y refrigeración al mismo tiempo
Tejados activos
La solución fue separar físicamente ambas funciones. La luz atraviesa primero la capa de refrigeración y después se concentra sobre un colector solar mucho más pequeño. De esta forma, el componente caliente no interfiere de forma tan directa con la superficie destinada a disipar calor.
El equipo imagina este tipo de sistema integrado en tejados y fachadas capaces de actuar como superficies energéticas activas. También podría resultar especialmente útil en instalaciones con grandes necesidades simultáneas de electricidad y refrigeración, como los centros de datos dedicados a inteligencia artificial.
La investigación amplía un trabajo anterior del mismo grupo, que en 2024 presentó un material transparente capaz de enfriar edificios de forma pasiva mientras dejaba pasar la luz natural. Ahora han añadido a esa función la captación de energía solar, convirtiendo una sola superficie en un sistema multifuncional.
Los próximos pasos serán mejorar el diseño óptico, la gestión térmica y las células solares. El prototipo todavía se encuentra en fase de investigación, pero demuestra una idea especialmente sugerente para los edificios del futuro: aprovechar al mismo tiempo el calor del Sol y la capacidad del cielo de absorber calor para producir energía y refrigeración desde un mismo lugar.
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