Ingenieros de la Universidad de California Davis han desarrollado un dispositivo que aprovecha la diferencia de temperatura entre el calor de la Tierra y el frío extremo del espacio para generar energía mecánica durante la noche. El sistema podría eventualmente ayudar a ventilar invernaderos y otros edificios sin depender del combustible. La investigación muestra Avances de la ciencia.
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 de manera eficiente, los motores Stirling pueden funcionar con diferencias de temperatura mucho más pequeñas. Jeremy Munday, profesor de ingeniería eléctrica e informática en UC Davis y coautor del estudio, explicó que el contraste de temperatura entre una taza de café caliente y el aire circundante puede ser tan modesto como eso.
“Estos motores son muy eficientes cuando sólo existen pequeñas diferencias de temperatura, mientras que otros tipos de motores funcionan mejor con grandes diferencias de temperatura y pueden producir más potencia”, dijo Munday.
En una configuración típica, un lado de un motor Stirling se mantiene caliente y el otro lado se enfría. El contraste de temperatura impulsa un pistón, generando así energía mecánica.
“Si simplemente lo pones sobre la mesa, no producirá energía por sí solo porque todos los lados tienen la misma temperatura”, dijo Munday.
Utilizar el espacio profundo como depósito de frío
Normalmente, la diferencia de temperatura se crea calentando un lado del motor con la fuente de combustible. En lugar de quemar combustible, Munday y el estudiante de posgrado Tristan Deppe exploraron si el lado frío podría estar conectado con algo mucho más frío y mucho más distante: el espacio profundo.
“En realidad, no tiene que tocar físicamente el espacio, simplemente puede interactuar con el espacio de forma radiativa”, dijo Munday. En una noche clara y fresca, el calor irradia naturalmente desde su cuerpo hacia el cielo, haciendo que su cabeza se sienta más fresca. El equipo pretendía utilizar el mismo efecto.
Su diseño coloca un motor Stirling simple (básicamente un pistón que impulsa un volante) encima de un panel que actúa como una antena radiante de calor. Todo el sistema permanece afuera por la noche. El suelo proporciona calor en un lado del motor, mientras que el panel desvía el calor hacia arriba, conectando efectivamente el otro lado para enfriar el espacio.
Las pruebas nocturnas arrojan resultados prometedores
Después de 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 la demostración, el motor acciona directamente un pequeño ventilador. Estaba conectado a un pequeño motor eléctrico para generar corriente eléctrica.
Estos resultados muestran que se pueden capturar cantidades significativas de energía del cielo nocturno. Según Mund, el método funciona mejor en zonas con poca humedad y cielos constantemente despejados. En el futuro, la tecnología podría ayudar a ventilar invernaderos o edificios residenciales sin fuentes de energía convencionales.
UC Davis ha presentado una patente provisional relacionada con la invención.
