Yeni Nanomalzeme, Elektrik Harcamadan Güneş Altında Soğutma Sağlıyor

Bu teknoloji, dünya elektrik tüketiminin yaklaşık %20'sini oluşturan soğutma sektöründe devrim yaratabilir. Elektrik harcamadan güneş altında soğutma sağlayan bu yöntem, hem işletme maliyetlerini düşürecek hem de karbon emisyonlarını azaltacaktır.

Yeni Nanomalzeme, Elektrik Harcamadan Güneş Altında Soğutma Sağlıyor

CSIC Araştırmacıları Geliştirdikleri Polimer Yapı ile Enerji Tüketimini Önemli Ölçüde Azaltabilecek Teknoloji Sundu

CSIC araştırmacıları, güneş radyasyonundan yararlanarak ısıyı uzaya yayan bir polimer nano yapı geliştirdi. Yöntem, binalar, araçlar ve elektroniklerde klimaya bağımlılığı azaltabilir.

Soğutmanın Enerji Maliyeti

Micro ve Nanoteknoloji Enstitüsü'nden (IMN-CNM, CSIC) bir araştırmacı ekibi, güneş altında kalan yüzeyleri elektrik harcamadan soğutabilen bir nanomalzeme geliştirdi. Bu, halihazırda dünya elektrik tüketiminin yaklaşık %20'sinden sorumlu olan soğutmanın giderek artan enerji faturasını hafifletebilecek bir alternatif sunuyor.

Pasif Radyatif Soğutma Prensibi

FINDER (Functional Nanoscale Devices for Energy) grubunun liderlik ettiği ve Nanophotonics dergisinde yayımlanan çalışma, Dünya atmosferinin bir özelliğinden yararlanan gündüz pasif radyatif soğutmaya dayanıyor.

Kızılötesi tayfın 8 ila 13 mikrometre arasındaki bir bandında, ısı hapsolmadan doğrudan uzaya kaçabiliyor. Bu pencerede güçlü biçimde ışıma yapan ve ayrıca güneş ışığını yansıtan bir malzeme, herhangi bir priz ya da kompresöre ihtiyaç duymadan çevresindeki havadan bile daha soğuk kalabiliyor.

Poliviniliden Florür (PVDF) Seçimi

Bilim insanları poliviniliden florüre (PVDF) yöneldi; bu polimer, kızılötesi bölgede ısı yayma kapasitesiyle zaten öne çıkıyordu.

IMN-CNM araştırmacısı ve COOLed projesinin lideri Cristina Vicente, bu malzemenin onu ideal kılan "özelliklerin bir kombinasyonunu" bir araya getirdiğini açıklıyor: ısıyı etkin biçimde yaymasının yanı sıra ultraviyole radyasyona dayanıyor, suyu itiyor; bu ona kendini temizleme etkisi kazandırıyor ve dış koşullara da iyi dayanıyor.

Nanoporlu Şablonlar ile Yapılandırma

Gelişmenin asıl anahtarı, malzemenin kendisinden çok, nasıl şekillendirildiğinde yatıyor. Ekip, polimeri anodize alüminyum oksitten yapılmış nanoporlu şablonların içine sızdırarak, iç geometrisi hassas biçimde kontrol edilebilen üç boyutlu yapılar elde etti.

Bu kritik bir nokta, çünkü bu tür soğutucuların optik performansı nanometre ölçeğindeki tasarımlarına bağlı.

İzlenecek Performans Rakamları

Polimerin şablonlara nüfuz ettirilmesinin ardından ultra hızlı soğutma uygulanarak elde edilen optimize edilmiş versiyon:

• Güneş radyasyonunun ortalama %82,4'ünü yansıtıyor
• İsının %96,7'sini 8 ila 13 mikrometre dalga boyundaki kızılötesi penceresinde yayıyor (ısının uzaya kaçabildiği band)

Hesaplamalara göre bu kombinasyon, 1.000 W/m²'lik güneşlenme altında metrekare başına 182,3 wattlık bir soğutma kapasitesine karşılık geliyor.

Tres Cantos'taki çatıda yapılan deneme, maksimum 962 W/m²'lik güneşlenme koşullarında bu değeri sahada doğruladı.

Çatıda Neredeyse 13 Derece Daha Serin

Teori, geçtiğimiz yaz Madrid'in Tres Cantos semtindeki merkezin çatısında yapılan açık hava denemeleriyle test edildi.

Malzeme, onu beyazlatan ve güneş ışığını yansıtma gücünü artıran bir ultraviyole ışık işlemine tabi tutulduktan sonra, sonuçlar geldi: en sıcak, kuru ve güneşli günlerde kaplama uygulanmış yüzey, kaplamasız numuneden 12,9°C'ye kadar daha serin kaldı.

Üretim Süreci Uygun Maliyetli

Araştırmacılar, teknolojinin hâlâ geliştirme aşamasında olduğunu vurguluyor; buna karşın, üretim sürecinin görece ucuz ve mevcut endüstriyel süreçlerle uyumlu olduğunun altını çiziyor.

Geniş Uygulama Alanları

Bu da uygulama alanlarını şu alanlara genişletiyor:

• Binaların cephe ve çatı kaplamalarından
• Elektronik cihazlara
• Araçlara
• Kişisel soğutma sistemlerine

Hepsinin ortak hedefi ise klimaya bağımlılığı ve onunla birlikte gelen emisyonları azaltmak.

Enerji Tasarrufu Potansiyeli

Bu teknoloji, dünya elektrik tüketiminin yaklaşık %20'sini oluşturan soğutma sektöründe devrim yaratabilir. Elektrik harcamadan güneş altında soğutma sağlayan bu yöntem, hem işletme maliyetlerini düşürecek hem de karbon emisyonlarını azaltacaktır.