El frío glacial del espacio, el nuevo 'combustible' que mueve motores para ventilar espacios

Ingenieros de la Universidad de California en Davis han creado un dispositivo que produce energía mecánica por la noche aprovechando la diferencia de temperatura entre el calor de la Tierra y el frío extremo del espacio exterior. El sistema podría, con el tiempo, ayudar a ventilar invernaderos y otros edificios sin depender de combustible. La investigación se publica en Science Advances.

El dispositivo se basa en un motor Stirling, un tipo de máquina diseñada para convertir el calor en movimiento mecánico. A diferencia de los motores de combustión interna, que requieren una gran diferencia de temperatura para funcionar eficientemente, los motores Stirling pueden funcionar con diferencias de calor mucho menores. Jeremy Munday, profesor de ingeniería eléctrica e informática en la UC Davis y coautor del estudio, explicó que el contraste de temperatura puede ser tan leve como el que existe entre una taza de café caliente y el aire circundante.

"Estos motores son muy eficientes cuando sólo existen pequeñas diferencias de temperatura, mientras que otros tipos de motores funcionan mejor con diferencias de temperatura mayores y pueden producir más potencia", dijo Munday.

En una configuración típica, un lado de un motor Stirling se mantiene caliente mientras el otro se enfría. El contraste de temperatura impulsa un pistón, que a su vez produce energía mecánica.

"Si lo colocas sobre la mesa, no producirá energía por sí solo porque todos los lados tienen la misma temperatura", dijo Munday.

Diferentes temperaturas

Normalmente, la diferencia de temperatura se crea calentando un lado del motor con una fuente de combustible. En lugar de quemar combustible, Munday y el investigador de posgrado Tristan Deppe exploraron si el lado frío podría estar vinculado a algo mucho más frío y distante: el espacio profundo.

"En realidad, no tiene que tocar el espacio físicamente; simplemente puede interactuar radiativamente con él", dijo Munday. En una noche clara y fresca, el calor se irradia naturalmente desde el cuerpo hacia el cielo, lo que hace que la cabeza se sienta más fría. El equipo pretendía utilizar ese mismo efecto.

Su diseño coloca un sencillo motor Stirling (en esencia, un pistón que impulsa un volante) sobre un panel que actúa como una antena que irradia calor. Todo el sistema se encuentra al aire libre por la noche. El suelo proporciona calor a un lado del motor, mientras que el panel libera calor hacia arriba, conectando eficazmente el otro lado con el frío del espacio.

Resultados prometedores

Tras un año de pruebas nocturnas, los investigadores descubrieron que el dispositivo compacto podía generar al menos 400 milivatios de potencia mecánica por metro cuadrado. En las demostraciones, el motor alimentó directamente un pequeño ventilador. También se conectó a un pequeño motor eléctrico para producir corriente eléctrica.

Estos resultados demuestran que se pueden capturar cantidades significativas de energía del cielo nocturno. Según Munday, este método funciona mejor en regiones con baja humedad y cielos despejados de forma constante. En el futuro, esta tecnología podría ayudar a ventilar invernaderos o edificios residenciales sin fuentes de energía convencionales.

UC Davis ha presentado una patente provisional relacionada con el trabajo.