Con el aumento significativo de la demanda de refrigeración debido al calentamiento global, se consume una gran cantidad de energía para la gestión del calor dentro de los edificios. Las ventanas existentes, que tienen una alta tasa de absorción solar y baja reflectancia, provocan una pérdida considerable de energía. En base a esto, un equipo de investigadores de la Universidad Nacional de Seúl ha desarrollado unas ventanas inteligentes multifuncionales que reducen la temperatura interior sin consumo de energía y generan electricidad a partir de las gotas de lluvia. Estas ventanas integran las tecnologías de refrigeración radiativa transparente, autogeneración de energía y calentador descongelador.
Las ventanas inteligentes multifuncionales desarrolladas demuestran su eficacia como dispositivos de ahorro de energía de próxima generación al implementar tres funciones principales. En primer lugar, proporcionan refrigeración radiativa que reduce la temperatura interior en días soleados sin aporte de energía. En segundo lugar, generan electricidad utilizando gotas de lluvia en días lluviosos. En tercer lugar, implementan una función de calefacción transparente para eliminar rápidamente la escarcha de las ventanas en días fríos.
El equipo de investigación logró estas tres funcionalidades en un solo dispositivo al fabricar ventanas con una estructura en capas de plata e ITO (óxido de indio y estaño), materiales con excelente conductividad eléctrica y propiedades ópticas únicas. Primero, la tecnología de enfriamiento radiativo transparente minimiza la absorción de la luz solar que ingresa al interior mientras emite calor radiante al exterior para mantener la temperatura del aire interior.
En segundo lugar, la tecnología de generación de energía basada en electricidad por fricción genera electricidad cuando las gotas de lluvia entran en contacto con la superficie de la ventana en días lluviosos. Para ello, es necesario un material de electrodo que cubra la superficie de la ventana y, gracias a la excelente conductividad eléctrica de la estructura de plata en capas e ITO, la ventana inteligente puede generar electricidad mediante electricidad por fricción. Por último, a través del calentamiento Joule, los electrodos transparentes también sirven como calentador que elimina rápidamente la escarcha o el hielo de la ventana, lo que garantiza una visibilidad clara en días fríos.
Con estas tecnologías, las ventanas inteligentes multifuncionales desarrolladas por el equipo de investigación pueden proporcionar refrigeración radiativa transparente en días soleados, generar energía en días lluviosos y eliminar la escarcha o el hielo en días fríos.
Funcionamiento de las ventanas inteligentes en pruebas reales
En las pruebas realizadas por los investigadores, se mostró que las ventanas inteligentes mantuvieron una temperatura aproximadamente 7 grados más baja que las ventanas normales en entornos cálidos bajo la luz solar directa.
En un experimento que simuló las condiciones de lluvia, las ventanas inteligentes generaron 8,3 W m-2 de energía con solo una gota de lluvia, al mismo tiempo que limpiaron la escarcha de la ventana dos veces más rápido que las ventanas normales mediante el calentamiento Joule, lo que demuestra un alto rendimiento y multifuncionalidad.