Tras tres años de calor récord, este se perfila como otro año abrasador. ¿El aire acondicionado? No va a desaparecer. La Agencia Inte acional de la Energía proyecta que el número de unidades de aire acondicionado se triplicará para 2050.
Eso es bueno para la salud —un estudio de The Lancet estimó que el aire acondicionado previno casi 200.000 muertes prematuras solo en 2019— pero malo para el planeta. El frío artificial ya representa el 7% del uso global de electricidad y el 3% de las emisiones de gases de efecto inve adero, y si no se desechan correctamente, las unidades pueden liberar refrigerantes con un potencial de calentamiento global superior al del dióxido de carbono.
Ante el calor, numerosos científicos y startups esperan potenciar la refrigeración de estado sólido, que actualmente se utiliza a pequeña escala para aplicaciones como mini neveras, baterías de VE y algunos ordenadores gaming de gama alta. Los aires acondicionados tradicionales transfieren el calor utilizando un compresor y un ventilador para hacer circular un refrigerante y convertirlo de líquido a gas.
Los sistemas de estado sólido, en cambio, transfieren el calor a través de materiales conductores como el gadolinio y el telururo de bismuto, lo que teóricamente podría enfriar espacios y superficies con menos complicaciones.
El quid de la cuestión es si pueden igualar la eficiencia del aire acondicionado convencional. «Una de las cuestiones fundamentales que aún persisten es ¿por qué los enfriadores de estado sólido no son tan eficientes como los ciclos termodinámicos típicos?», afirma Pramod Reddy, profesor de ingeniería mecánica en la Universidad de Míchigan que investiga la transferencia de calor.
Se están llevando a cabo programas de investigación y proyectos piloto para poner a prueba diversos enfoques. Mimic Systems, con sede en Brooklyn, utiliza refrigeración termoeléctrica, que hace pasar una corriente a través de materiales semiconductores para desplazar el calor de un lado a otro. Su sistema de climatización a escala de habitación está siendo pilotado en un apartamento en Vancouver.
La empresa alemana Magnotherm se dispone a probar su sistema, que se basa en una configuración magnetocalórica que transfiere calor magnetizando y desmagnetizando materiales, en una cadena de supermercados. Un equipo en Hong Kong ha anunciado que su dispositivo elastocalórico, cuyo material se calienta y enfría a medida que se expande y contrae, puede descender por debajo de los 0 °C. Y la empresa británica Barocal apuesta por sistemas barocalóricos, que cambian de temperatura en respuesta a cambios de presión.
Pero los expertos, especialmente en termoeléctrica, tienen dudas sobre lo bien que cualquier sistema de estado sólido puede competir. Para la mayoría de los sistemas mode os de climatización, el coeficiente de rendimiento (COP) es de 3, explica Jeff Snyder, profesor de la Universidad Northweste que estudia la conductividad eléctrica y térmica. Esto significa esencialmente que el sistema mueve tres unidades de calor por cada unidad de energía que entra en él.
Los termoeléctricos en particular tienden a tener un rendimiento mucho menor con grandes diferencias de temperatura, afirma Snyder, lo que significa que son más adecuados para usos de nicho, como la refrigeración del respaldo de un asiento de coche.
La eficiencia, sin embargo, no lo es todo, sostiene Lindsay Rasmussen, gerente de Third Derivative, la aceleradora de tecnología climática del Rocky Mountain Institute, que apoya tanto a Magnotherm como a Mimic. En EE. UU., la mayoría de los aparatos de aire acondicionado (AA) actualmente en uso emplean un refrigerante llamado R410A, que tiene un potencial de calentamiento global más de 2.000 veces superior al del dióxido de carbono. Además, sus piezas móviles pueden hacerlos menos duraderos, sobre todo en comparación con un modelo de estado sólido que es menos complejo mecánicamente.
Aun así, la escasez de unidades dificulta responder a la pregunta de la eficiencia. Para entender lo bien que funcionan las alte ativas, dice Rasmussen, los investigadores necesitan comparar su consumo energético a largo plazo con el de los modelos convencionales en lugar de limitarse a observar el COP. Mimic afirma, por ejemplo, que su modelo a escala de habitación debería igualar el consumo de una unidad de aire acondicionado típica a lo largo de un año. Los sistemas elastocalóricos y barocalóricos también son prometedores, añade Rasmussen, pero los prototipos a escala de habitación probablemente tardarán entre dos y tres años en llegar.
En última instancia, la probabilidad de que la refrigeración de estado sólido pueda sustituir al aire acondicionado de compresor es escasa. Pero a medida que el planeta se calienta y lugares como la India instalen decenas de millones de nuevas unidades de aire acondicionado en la próxima década, sustituir incluso un pequeño número podría suponer una diferencia significativa. «Si [el estado sólido] pudiera acaparar incluso una cuota de mercado del 5 %», dice Rasmussen, «eso es un impacto potencial muy considerable».
Sara Kiley Watson es periodista científica especializada en clima y sostenibilidad. Tiene su sede en La Haya.