Energía solar para refrigerar alimentos y hogares sin acceso a la red eléctrica

Un sistema de enfriamiento simple impulsado por la captura de energía solar pasiva podría proporcionar refrigeración de alimentos a bajo costo y enfriamiento de espacios habitables para comunidades empobrecidas sin acceso a la red eléctrica.

El sistema, que no tiene componentes eléctricos, aprovecha el potente efecto de enfriamiento que se produce cuando se disuelven determinadas sales en agua. Después de cada ciclo de enfriamiento, el sistema utiliza energía solar para evaporar el agua y regenerar la sal, lista para su reutilización.

“Las regiones cálidas tienen altos niveles de energía solar, por lo que sería muy atractivo usar esa energía solar para enfriar”, dice Wenbin Wang, un postdoctorado en el laboratorio de Peng Wang. "En muchas partes del mundo, existe una mayor necesidad de refrigeración debido al cambio climático, pero no todas las comunidades pueden acceder a la electricidad para el aire acondicionado y la refrigeración. Conceptualizamos un diseño de almacenamiento y conversión de energía solar fuera de la red para un enfriamiento ecológico y económico", dice el profesor Wang.

El equipo diseñó un sistema de enfriamiento y regeneración de dos pasos, con el paso de enfriamiento basado en el hecho de que la disolución de ciertas sales comunes en agua absorbe energía, lo que enfría rápidamente el agua. Después de comparar una gama de sales, el nitrato de amonio (NH ~4~ NO ~3~ ) demostró ser el de mayor rendimiento, con un poder de enfriamiento más de cuatro veces mayor que su competidor más cercano, el cloruro de amonio (NH ~4~ Cl).

El excepcional poder de enfriamiento de la sal de nitrato de amonio se puede atribuir a su alta solubilidad. "La solubilidad del NH ~4~ NO ~3  ~alcanzó los 208 gramos por 100 gramos de agua, mientras que las otras sales estuvieron generalmente por debajo de los 100 gramos”, dice Wenbin. “La otra ventaja de esta sal es que es muy barata y ya se usa mucho como fertilizante”, agrega.

El sistema tiene un buen potencial para aplicaciones de almacenamiento de alimentos, mostró el equipo. Cuando la sal se disolvió gradualmente en agua en una taza de metal colocada dentro de una caja de espuma de poliestireno, la temperatura de la taza bajó de la temperatura ambiente a alrededor de 3,6 grados Celsius y permaneció por debajo de 15 grados Celsius durante más de 15 horas.

Una vez que la solución de sal alcanzó la temperatura ambiente, el equipo utilizó energía solar para evaporar el agua utilizando un regenerador solar 3D en forma de copa a medida. La copa estaba hecha de un material diseñado para absorber la mayor cantidad posible del espectro solar. A medida que el agua se evaporó, y los cristales de NH ~4~ NO ~3 ~crecieron sobre la pared exterior de la copa. “La sal cristalizada se puede recolectar automáticamente a medida que la sal cae debido a la gravedad”, dice Wenbin.

Una vez recolectada, la sal representa efectivamente una forma almacenada de energía solar, lista para ser reutilizada para enfriar nuevamente cuando sea necesario.

Este sistema fue publicado en la revista online Energy and Environmental Science