Un gruppo dell'Università della California, I ricercatori di San Diego hanno deciso di acquisire una migliore comprensione dell'equilibrio termico delle centrali elettriche e delle superfici, come specchi eliostati o pannelli solari, quando esposto alla radiazione solare (onde corte) e atmosferica (onde lunghe). Si resero presto conto che avrebbero prima dovuto determinare quali ruoli giocano la copertura nuvolosa e l'umidità relativa nella trasparenza dell'atmosfera alle radiazioni a temperature comuni sulla Terra.

Determinare quanto calore può essere respinto nello spazio esterno e quanto viene irradiato dall'atmosfera verso la superficie è importante quando si tratta di identificare il ruolo esatto svolto dall'acqua. si scopre acqua, che è presente in gas, fasi liquide e solide nell'atmosfera, non è solo l'attore principale ma anche l'unico elemento atmosferico che varia rapidamente in concentrazione e non si mescola bene in verticale.

Nel Journal of Renewable and Sustainable Energy , il gruppo presenta mappe dettagliate delle risorse di raffreddamento radiativo che hanno creato per aiutare a determinare i migliori climi per l'implementazione su larga scala di tecnologie di raffreddamento passivo, che dipendono dalle variazioni giornaliere di temperatura e umidità.

"Abbiamo usato correlazioni calibrate di recente, dati sperimentali e modelli per i valori al suolo del vapore acqueo e della temperatura con emissività del cielo per mappare i luoghi negli Stati Uniti dove possiamo respingere più efficacemente il calore dalla terra allo spazio esterno, " ha detto Carlos F.M. Coimbra, presidente del Dipartimento di Ingegneria Meccanica e Aerospaziale. "A causa dei processi fisici coinvolti, i luoghi con atmosfere più secche e cieli sereni più frequenti sono i più appropriati per l'implementazione di tecnologie di raffreddamento passivo."

Il sud-ovest americano mostra un grande potenziale, mentre "altre aree in cui l'effetto dell'umidità relativa da solo esaurisce la capacità di utilizzare questa risorsa serbatoio freddo mostrano molto meno potenziale, " Ha detto Coimbra. "Nelle zone con un grande potenziale di raffreddamento, il consumo totale di energia e l'impronta di carbonio associata alle tecnologie di raffreddamento convenzionali, spesso la componente più elevata della domanda di elettricità, possono essere sostanzialmente ridotti."

Questo lavoro è particolarmente significativo per l'area della progettazione termofotonica di superfici per il raffreddamento passivo, che ha attirato l'attenzione ultimamente a causa del potenziale di respingere il calore verso il cielo.

"Fin dall'antichità, molte società hanno usato il cielo freddo a loro vantaggio, " ha detto. "Nelle zone desertiche, una combinazione intelligente di raffreddamento per traspirazione (un metodo evaporativo) con raffreddamento radiativo passivo a "freddo" (secco, chiaro) veniva spesso utilizzato per produrre ghiaccio e impedirne lo scioglimento."

I recenti sviluppi nella progettazione di superfici per proprietà radiative specifiche significano che le superfici esposte potrebbero essere rivestite con vernici o altri trattamenti superficiali, come plastiche appositamente progettate, per migliorare sostanzialmente la capacità di queste superfici di respingere il calore durante l'asciugatura, condizioni di cielo sereno durante il giorno o la notte.

"La progettazione di condensatori di raffreddamento a secco per centrali solari a concentrazione o sistemi di condizionamento dell'aria trarrà vantaggio dalla capacità di riflettere la selettività nel solare mentre emette fortemente all'interno delle parti infrarosse dello spettro, " Ha detto Coimbra. "Ma queste strategie sono più efficaci durante particolari stagioni e per particolari regioni del pianeta. Viviamo in un'era di farmaci mirati al DNA, ma utilizziamo ancora tecnologie energetiche generiche che non sono necessariamente adattate alle diverse esigenze regionali. È tempo di ripensare al modo in cui utilizziamo queste tecnologie di grande impatto".