Un equipo de investigación de la Universidad de Corea ha creado un sistema de refrigeración pasiva para paneles solares que utiliza un proceso de desorción de agua y un proceso de disolución por reacción endotérmica.
El método es similar al de los materiales de cambio de fase (PCM), que absorben, almacenan y liberan una gran cantidad de calor latente en un rango de temperatura específico, y que se suelen utilizar para la refrigeración de módulos fotovoltaicos a nivel de investigación. El sistema es barato, no consume energía y tiene propiedades de autorrecuperación, lo que lo hace muy versátil.
“El método propuesto no consume energía y se compone de materiales baratos, por lo que es muy aplicable”, afirman los científicos. “Además, puede utilizarse repetidamente, debido a sus características de autorrecuperación”.
Los investigadores describen la técnica como un sistema de refrigeración por desorción de agua atmosférica que utiliza Zeolita 13X, un material de silicato de aluminio disponible en el mercado, para desorber moléculas de agua que producen un efecto de refrigeración latente. Cuando se aplica calor, el agua se desorbe de la Zeolita 13X y disuelve el nitrato de amonio (NxH4NO3) para inducir un enfriamiento por reacción endotérmica, dando lugar a un proceso reversible que se recupera por la noche.
El sistema de refrigeración por reacción endotérmica impulsada por desorción de agua (WD-ER) puede absorber el calor de la radiación solar y desorber el disolvente, lo que genera energía fría secundaria al disolver el soluto. El efecto refrigerante se consigue porque la capacidad de adsorción de agua de la zeolita 13X es inversamente proporcional a la temperatura, y el agua puede disolver más nitrato amónico a temperaturas más altas.
El equipo coreano fijó el sistema WD-ER a la parte posterior de una célula solar impermeabilizada con uretano para protegerla de la humedad. Recubrieron la célula con partículas de Zeolita 13X y una cantidad insignificante de polivinilo, después saturaron estas partículas con agua y añadieron una capa de cristales de NH4NO3 para formar una fina película.
El sistema WD-ER tenía un coeficiente medio de transferencia de calor efectivo de 64,1 W/m2, y las imágenes térmicas tomadas a las 2 pm mostraron que la temperatura de la superficie de la célula fotovoltaica con la unidad de refrigeración WD-ER era de 39-43 ºC, significativamente inferior a la de la refrigeración por aire natural (51-56 ºC). La temperatura media de la célula fotovoltaica con WD-ER se redujo en 14,9 ºC.
Los investigadores sugieren que este novedoso sistema de refrigeración puede superar a otros métodos de refrigeración descritos en la bibliografía, aunque no ofrecen un análisis detallado de los costos de producción ni de las posibles aplicaciones comerciales.
Presentaron sus hallazgos en “Self-recovering passive cooling utilizing endothermic reaction of NH4NO3/H2O driven by water sorption for photovoltaic cell” (Refrigeración pasiva autorrecuperable utilizando la reacción endotérmica de NH4NO3/H2O impulsada por la sorción de agua para células fotovoltaicas), publicado recientemente en Nature Communications.
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Soy productor de zeolita clinoptilolita