El aire acondicionado tiene una guerra con la humedad. Un nuevo material es la clave para hacer que sean más eficientes

El aire acondicionado es uno de los dispositivos que más energía consume en casa, en un comercio o incluso en el coche. La pega es que, en muchos lugares no se puede vivir en los periodos más calurosos sin uno de estos aparatos, pero aunque sólo queramos bajar la temperatura de la habitación un par de grados, el consumo es disparatado. Es por eso que, cada vez más, vemos alternativas al aire acondicionado que usan nuevas tecnologías, pero también aplicaciones a base de arcilla y otras que se inspiran en el funcionamiento de los botijos.

Ahora, una empresa estadounidense cree haber dado con la clave para que el aire acondicionado tradicional sea más efectivo y eficiente: deshumidificar previamente la sala a enfriar gracias a un material poroso que es un potente desecante.

Consumo disparado. La Agencia Internacional de la Energía lo tiene claro: la creciente de manda de refrigeración de espacios está aumentando las emisiones y ejerciendo una enorme presión sobre los sistemas eléctricos de muchos países. El motivo es que el uso de estos aires acondicionados representa casi el 20% de la electricidad total que utilizan los edificios de todo el mundo y es algo que, debido al cambio climático y a la situación esperada de aquí a unas décadas, no tiene pinta de cambiar.

Las previsiones son que dos tercios de los hogares del mundo tengan una máquina de aire acondicionado para 2050, siendo China, India e Indonesia quienes representarán la mitad de ese total. Otra mala noticia es que la demanda de energía para refrigeración se triplicará para esa fecha, lo que implica que el mundo necesitará multiplicar su producción de electricidad para cubrir la demanda, aumentando las emisiones. Y, por si fuera poco, la humanidad va a seguir creciendo hasta 2100…

Materiales electrocalóricos de estado sólido. La IAE comenta que el problema es que no compramos los aires acondicionados más eficientes (pero, claro, también son mucho más caros). Por eso entra en juego la forma de encontrar soluciones para refrigerar un espacio con dispositivos o métodos más eficientes que, evidentemente, también tendrán un impacto menor en las emisiones de carbono. Un ejemplo son los músculos artificiales para dispositivos de como frigoríficos o calefactores, pero también los sistemas  con materiales electrocalóricos.

Avanzando. Estos últimos años, varios investigadores han realizado estudios sobre la viabilidad de los materiales electrocalóricos como sustitutos de los gases comprimidos y líquidos refrigerantes en bombas de calor. Estos nuevos materiales se encuentran en estado sólido y, cuando se les aplica un campo eléctrico externo, experimentan un cambio reversible de temperatura. El problema es que su viabilidad para aparatos grandes no es la adecuada en estos momentos, aunque estos últimos años se han hecho avances en lo que a su potencia de refrigeración se refiere.

El Instituto de Ciencia y Tecnología de Luxemburgo y Murata Manufacturing Co. de Japón son dos de los que investigan este tipo de material y ambas cuentan con un prototipo reciente que presenta una mejora en la potencia de refrigeración. Un 50% en el caso del centro de Luxemburgo y 15 veces mayor en el caso del dispositivo de la compañía japonesa. Vamos, que se están haciendo avances en este sentido y China también está muy interesada en esta tecnología.

Deshumidificadores avanzados. Ahora bien, el problema con el que se encuentran las máquinas de aire acondicionado en muchas ocasiones es que deben deshumidificar el aire antes de enfriar la estancia. En esas condiciones de humedad, estos aparatos enfocan más de la mitad de la energía que consumen en ese proceso de deshumidificación. Como leemos en Wired, es algo de lo que se dieron cuenta en la empresa Montana Technologies cuando investigaban la ineficiencia del aire acondicionado de la empresa de autobuses Yutong Bus en China. Y les dio una idea: crear deshumidificadores extremadamente potentes para que toda la energía del aire acondicionado se enfoque en… enfriar.

Matt Jore es el director ejecutivo de la empresa y comentó al medio estadounidense que una clave puede ser recubrir los dispositivos de deshumidificación con una especie de polvo para hacer que sean más eficientes. En concreto, se trata de un material altamente poroso con una estructura metalorgánica que atrapa las moléculas de agua del ambiente. Jore comenta que “un solo kilogramo puede absorber la mitad, o más de la mitad, de su propio peso de vapor de agua”.

El cacharro. Lo de Montana Technologies no es una apuesta de futuro, sino algo que ya han materializado en un dispositivo. Se trata de un sistema que cuenta con dos cámaras, cada una de ellas con toda la superficie cubierta por ese material poroso. De manera automática, se turnan para deshumidificar el flujo de aire entrante con una cámara que seca el aire que pasa por el sistema mientras que la otra lobera la humedad acumulada poco a poco. El calor de la cámara de secado pasa al revestimiento de la otra para condensar el agua y que gotee, haciendo más fácil su eliminación.

Cada 10 minutos se intercambian las funciones de las cámaras y Jore afirma que este proceso, por sí solo, no enfría el aire, pero el aire que pasa al aparato de aire acondicionado tradicional está totalmente seco, por lo que éste es mucho más eficiente al sólo tenerse que encargar de enfriar el ambiente. ¿Y el consumo? En su máquina, llamada AirJoule, es de 100 Wh por litro de vapor de agua, lo que supone un 90% menos que lo utilizado en un deshumidificador tradicional.

Ya se está probando. Habría que ver los tamaños, claro, ya que todo apunta que estos dispositivos están enfocados a espacios enormes o uso industrial, pero lo que afirman desde la empresa es que no tienen intención de competir con otras empresas de climatización. Quieren vender sus componentes a las empresas ya establecidas y hay otras empresas haciendo algo similar, por lo que el mercado puede evolucionar para que las máquinas tradicionales incorporen un sistema como este, pero en miniatura. Y ya hay unidades en preproducción para clientes y socios potenciales.

Fabricando agua. Aparte de para conseguir que el aire acondicionado sea más eficiente, Jore comenta que su sistema tiene usos alternativos. Como lo que hace es atrapar el vapor de agua y condensarlo para convertirlo en líquido, es una buena solución… para el ejército estadounidense. Es una buena forma de que su empresa consiga financiación, claro, pero si vale para el ejército, puede servir para otros usos en condiciones similares: recolectar agua potable del aire.

Esto es algo que no es nuevo como tal, ya que hay sistemas que ya se están probando capaces de recolectar la humedad ambiental para convertirla en agua, incluso proyectos enfocados al regadío y el consumo en zonas sin acceso a este imprescindible recurso.

No perdamos el foco. Por muy innovadoras y prometedoras que sean estas tecnologías, hay que tener claro que en el camino para la descarbonización no hay que dejar a un lado la investigación en técnicas de disipación y refrigeración pasiva. Nicole Miranda es investigadora asociada sénior en refrigeración sostenible en la Universidad de Oxford y, en el mismo artículo de Wired, afirma que "es bueno ver una solución lista para usar que sea modular y flexible".

Sin embargo, en esa carrera para desarrollar mejores tecnologías de refrigeración activa, no hay que perder de vista que la meta debería ser la refrigeración pasiva. La investigadora afirma que "el riesgo es que, una vez más, tenemos una solución fácil y lista para usar, pero eso nos puede volver perezosos a la hora de utilizar las opciones pasivas que podrían ahorrarnos electricidad".

Imágenes | Montana Technologies

En Xataka | El aire acondicionado no se inventó para refrescarnos. Nació por culpa de una revista y su mala impresión